初始损伤

摘要： 为研究冻融作用下含不同冲击损伤砂岩的动力学特性,对完整及不同初始损伤的泥质粉砂岩进行冻融后开展冲击加载试验,研究冻融作用对含初始损伤泥质粉砂岩的宏观动力学性能和损伤演化规律。结果表明:含初始损伤砂岩的纵波波速、弹性模量与冻融周期呈负相关;含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级初始损伤砂岩的纵波波速随冻融周期的增大分别下降了8.1%、11.9%、11.2%、16.8%,初始损伤等级越高的砂岩在冻融作用下纵波波速下降幅度越明显;冻融损伤和初始损伤耦合作用下砂岩弹性模量的变化速率逐渐增加,抵抗形变的能力逐渐下降,塑性逐渐增大;在冻融作用下含初始损伤砂岩的动态抗压强度与应变率呈指数衰减;初始损伤的存在加剧了冻融损伤对岩石的劣化作用,加快了砂岩自身宏观动力学性能的弱化速率。

摘要： 我国许多大型露天煤矿都地处新疆等西部高寒地区,低温环境下边坡岩体中的自由水发生冻结,对损伤岩体的宏微观结构将产生显著影响,使岩体的力学性能进一步劣化,进而诱发大规模滑坡等地质灾害。因此,开展含有初始损伤的饱和煤系岩石在低温条件下的动态力学特性及破坏机制研究,对寒区露天煤矿边坡稳定及安全开采具有重要意义。利用实时低温分离式霍普金森压杆(LT-SHPB)试验系统,对含初始损伤的含水饱和露天煤系砂岩开展了低温冲击加载试验,并结合扫描电镜观测,对其动态力学特性及细观断裂机制进行了系统研究。研究结果表明:①随着冲击速度(强度)的提高,砂岩动态抗压强度、弹性模量及峰值应变均快速增大,表现出显著的冲击强化效应;同时,在固定冲击速度下,抗压强度与弹性模量随初始损伤呈逐渐减小的趋势,砂岩的损伤弱化特性显著,而峰值应变则表现出损伤强化特征;②冲击载荷作用下砂岩破坏程度随着初始损伤及冲击速度的增大逐渐提高,破坏形式呈现出由张拉破坏向粉碎性复合破坏的转化特征;③较常温环境,低温环境下含水饱和损伤砂岩发生显著的冻胀作用,细观上表现为砂岩内部缺陷尺度与缺陷数量增多,其为砂岩动态力学特性产生劣化的根本原因;④砂岩动态破坏形式主要表现为脆性破坏,而在较高初始损伤下,砂岩内部出现了细观韧性断裂形貌,局部韧性断裂显著,当砂岩损伤值由0增加到50.26%,砂岩脆延性系数均呈现出快速增大的变化特征,表明其动态断裂模式呈现出从脆性破坏向韧性破坏的发展趋势。

摘要： 针对西部地区弱胶结砂岩特殊的物理力学性质,分别开展饱和状态与干燥状态下单轴压缩试验、干燥状态下循环加卸载试验;基于统计损伤本构,分析不同条件下砂岩应力-应变特性,获得水化作用与反复荷载对弱胶结砂岩力学特征及本构模型参数的影响规律,并结合岩石矿物成分和胶结特性,阐述其内在机制。特别是在构建该类弱胶结砂岩的本构关系时,应着重考虑岩石的水化作用和初始非线性压密的部分不可逆特性。

摘要： 为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律,根据超声波波速变化定义初始损伤度,利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制,使初始损伤出现5个不同梯度:0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验,以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标,并借助微观形貌分析和化学组成分析,系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,探讨了影响机理,建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明,在整个侵蚀过程中,随着侵蚀时间的延长,喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小,基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后,试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后,初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%,相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件,损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀,内部微裂纹较基准组略多,但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落,内部出现了大量贯穿裂缝,裂缝较宽且深,反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高,侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子,所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.94以上,可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。

摘要： 岩溶化裂隙岩体是普遍发育于自然界中具有初始损伤的岩体。为了研究岩溶化裂隙岩体损伤破坏特征,本文以贵州某地赋存的溶蚀岩体为研究对象,运用损伤力学理论构建岩溶化裂隙岩体在单轴压缩条件下的损伤演化模型,并建立岩溶化裂隙岩体损伤演化方程。采用颗粒流数值软件进行单轴压缩数值试验,进一步研究岩溶化裂隙岩体试件在单轴压缩条件下的损伤演化特征,分析岩溶化裂隙岩体的微观损伤特征。结果表明:岩溶化裂隙岩体的初始损伤主要包括溶蚀损伤和裂隙损伤。岩溶化裂隙岩体的初始损伤随着溶蚀率的增加而增加,最终增加速率趋于平缓;岩溶化裂隙岩体的损伤演化曲线均呈“S”型变化,先缓慢增加,再迅速增加,最后缓慢增加至损伤值1;岩溶化裂隙岩体存在异构特征,导致破坏裂隙起源于具有初始损伤的溶蚀孔洞和裂隙处,随后裂隙经历萌发、扩张和剪切作用、数量和长度增加以及裂隙贯通4个阶段后发生宏观破坏。

摘要： 波浪荷载下海工混凝土涂层界面气泡初始损伤演化是涂层发生力学剥蚀的主要形式之一。基于内聚力行为接触属性模拟方法,建立考虑气泡初始损伤半径及间距的弹塑性涂层初始损伤数值模型,分析气泡初始损伤半径、间距对演化的影响,探讨混凝土涂层界面气泡初始损伤演化规律。结果表明:波浪荷载作用下,单气泡初始损伤应力应变随半径增大而增大,并沿半径方向向外逐渐减小;气泡间存在汇聚现象,当两气泡间距大于11倍气泡半径时,气泡初始损伤相互作用微弱。

摘要： 为掌握白垩系冻结砂岩动态压缩破坏机理,借助分离式霍普金森压杆对-30°C饱水砂岩开展不同应变率单轴冲击试验,结果表明:冻结砂岩动态损伤经历“线弹性变形、微裂纹演化、裂隙非稳定扩展、应变软化”4个阶段,损伤来源于初始宏细观缺陷与新生裂隙的交互演变,动态增长因子变化表明砂岩强度和变形的应变率强化效应显著;初始损伤由宏细观缺陷累加构成,不同尺度损伤缺陷耦合形成动态总损伤;单轴冲击压缩下岩石损伤演化呈正交异性,基于各向同性方程修正得到砂岩动态损伤本构关系,临界损伤是具备初始损伤、动弹性模量、动态抗压强度及峰值应变等指标特性的综合量;理论结果与试验曲线吻合良好,决定系数均>0.910,能较好反映冻结砂岩峰前段强度特征。

摘要： 采用落锤冲击试验机,进行了现浇梁、叠合梁以及碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)修复的损伤梁的动力性能对比试验.冲击作用下试件破坏形态以及冲击力与变形时程曲线表明,叠合面在一定程度上抑制了跨中裂缝向上开展的趋势,损伤修复后的叠合梁在冲击荷载下的破坏程度明显减轻,初始损伤减弱了梁跨中位移的滞后现象;相比完好梁,现浇与叠合修复梁抗冲击承载力有着同等程度的提高.基于有效应变计算的修复梁承载能力提升与试验结果的对比显示,CFRP能有效改善并增强构件的整体受力性能,在冲击作用下对构件的实际抗力贡献大于原有构件承载力与FRP受拉能力简单叠加时的理论抗力贡献.

摘要： 泡沫混凝土,也称气泡混合轻质土,是一种新型的人工轻质土工材料,其由物理方法将水泥、水、发泡剂以及一些可添加材料(粉煤灰、玻璃纤维等)按一定比例混合而成,作为公路路堤填料在工程中应用广泛,但其耐久性问题始终困扰着工程人员.实际上,轻质土在生产的全过程中的各个阶段会产生由不同因素导致的损伤.因此,本工作分析施工工艺及外部环境因素对轻质土造成的初始损伤,并在此基础上研究干湿循环作用下轻质土物理力学性质的劣化规律.采用抗压强度定义损伤变量,并从微细观角度将孔隙面积率作为损伤演化的特征参数;借助MATLAB拟合强度与孔隙面积率和干湿循环次数的变化规律,得到不同初始损伤形式的强度劣化关系式;最后建立与孔隙面积率和干湿循环次数有关的损伤演化方程,并对演化方程进行验证.实验结果表明,不同施工工艺造成含初始损伤的试样的孔隙面积率皆随干湿循环的进行而增大,试样强度随孔隙面积率的增大呈非线性减小.分析劣化原因为:干湿循环次数增加,试样含水率不同造成内部受热膨胀存在差异,温度应力不断发展,微裂缝不断形成,因而孔隙面积率增加,强度逐渐劣化.

摘要： 冲击地压及瓦斯次生灾害更易在深部复杂的地质构造区域发生,其实质是煤岩介质在变化多样的地应力、采动应力与瓦斯共同作用下的力学平衡系统失稳过程,准确描述含瓦斯煤岩受载过程的力学关系是明确煤岩动力灾害孕育与发生机制的根本.考虑原生裂隙对煤岩力学性质的劣化特性,将其定义为初始损伤,理论推导了以孔隙率表征的初始损伤公式,综合考虑初始孔隙率、吸附瓦斯煤岩基质膨胀、瓦斯运移的软化特性及真三向应力状态,构建了基于非均匀性统计理论的含瓦斯煤岩损伤演化方程及力学本构模型,并定性分析了各参量对煤岩力学性质的影响规律.结果表明:当煤岩初始孔隙率越高时,任意截面的裂纹长度、宽度和条数均增加,有效面积减小,局部更易产生应力集中,损伤曲线在峰值损伤量更高及峰后段增长率略降低,反之,当均质度越高时,其峰值点处的损伤值越低,损伤演化越滞后并集中于峰后阶段发展,相应的损伤演化曲线斜率越大;随瓦斯压力升高,煤岩吸附产生的膨胀应力明显增加,吸附参量a、b值同样对膨胀应力具有促进作用;弹性模量和均质度对煤岩强度及峰后应力降模量均呈现为正相关影响,使煤岩冲击危险性增强;初始损伤和较高的瓦斯压力均促进了煤岩中裂隙的发育,降低了煤岩性质的均一性,使强度和峰后应力降模量减小而塑性特征越发显著并促进煤岩软化,这也是高瓦斯煤层冲击地压低于常规指标发生的原因.

摘要： 金属构件在装配和维修的过程中难免会受到工具的刮擦,由于工具的材料硬度较高并且具有尖锐的外形,因而会产生尖锐的划痕,这类划痕对构件造成的不可恢复的破坏会对构件的疲劳寿命产生影响.根据连续损伤力学知识,采用引入初始损伤的方法考虑不同刮擦深度对构件初始损伤的影响,进而对划痕件疲劳寿命的研究提供一定的指导作用.

摘要： 为了研究红砂岩的初始损伤效应,对红砂岩进行细观损伤单轴压缩试验,同步多方位观测细观裂纹演化过程,利用数字图像相关技术处理不同含水率下红砂岩试样动态变形过程中灰度分布图,得到孔隙面积比、应变以及含水率之间的相互关系;探讨孔隙面积比与损伤变量之间的联系,进而推导了红砂岩损伤变量随含水率变化的计算公式,定量评价不同含水率下红砂岩的初始损伤程度.结果表明:红砂岩初始损伤效应显著,且随含水率的增大初始损伤呈对数增长,在研究岩体损伤特征时应当充分考虑初始损伤效应.

摘要： 根据损伤力学理论,提出了含初始损伤岩体动态损伤本构模型.结合Grady根据破碎能量守则给出的脆性材料动态平均块度尺寸公式,将初始损伤变量引入计算模型,并充分考虑爆炸应力波对岩体的破碎作用和在爆生气体膨胀及渗流压力作用下岩块之间的相互挤压碰撞作用,得出了爆破后的平均块度计算式,同时进行了试验验证.计算和试验结果表明,岩体的初始损伤对爆破效果的影响是非常显著的,但是可以通过改变爆破设计参数控制并利用初始损伤以改善爆破效果.同时还得出了一些有益的结论,对指导工程实践具有一定参考价值.

摘要： 针对岩石具有初始破坏微元及完全破坏后仍具有承担残余强度的特点,将其简化为承担有效应力的未损伤部分和共同承担残余强度的初始损伤、受荷损伤部分,并基于weibull随机分布和损伤力学理论,在微元破坏符合D-P准则的条件下,建立了考虑初始损伤及残余强度的岩石本构模型;根据应力-应变峰值点处的几何条件,确定了仅含岩石基本特征参量的模型参数表达式;通过砂岩力学特性试验,验证了模型的合理性.结果表明:通过该模型获得的理论曲线与试验曲线较为吻合,能够较好的模拟岩石各阶段的变形特征;损伤变量的变化趋势反映出了岩石的损伤程度,并进一步验证了模型的合理性;在此基础上,探讨了初始损伤变量对岩石损伤本构模型的影响,对实际工程岩石的研究有较好的参考价值.

摘要： 对于有初始缺陷的高压椭圆管建立了数值模拟分析模型,分析了局部初始损伤对结构的承载能力的影响,得出了高温高压椭圆管失效的缺陷临界尺寸.对含超界缺陷的椭圆管分别建立了其局部补强和整体补强的数值分析模型,并对计算结果按ASME及JB4732-95标准进行了应力分类与评定.通过理论分析与数值预测,对含初始缺陷结构的失效提出了工程上的指导意见.

摘要： 本发明公开了一种以加载初始点为损伤起点的承载力损伤计算方法，包括以下步骤：根据荷载位移曲线建立骨架曲线；确定骨架曲线的初始斜率K1，骨架曲线的峰值荷载Pm，试件的破坏点(Δu，0.85Pm)，并根据破坏点确定损伤直线的斜率K2；确定位移为Δi时的特征值Pss、Pre；根据损伤计算公式确定损伤值DP。本发明利用试验加载所得的荷载位移曲线，将承载力作为评估损伤状况的基本因素，以加载初始点为损伤起点，对结构地震损伤研究提供新方法、新思路。

摘要： 本发明涉及一种基于原位探测技术的纳米尺度初始激光损伤检测方法及系统，所述方法包括以下步骤：在样品的待测区域设置多个标记点，并设置为定位点；在原子力显微镜下找到定位点，以定位点为基准，移动一定的相对坐标获得一测试区域，测试形貌；选定一损伤测试点，对样品进行激光损伤阈值测试；在损伤测试装置下用低于激光损伤阈值的激光光斑辐照测试区域；再次在原子力显微镜下找到测试区域，测试形貌；将两次获得的形貌进行对比，根据对比结果进行修正，判断是否发生纳米尺度的变化，若否，则在低于激光损伤阈值的情况下增加激光光斑的激光能量，直到发生纳米尺度的变化。与现有技术相比，本发明具有精确度高、可重复性好、结构简单等优点。

摘要： 本发明公开了一种以加载初始点为损伤起点的承载力损伤计算方法，包括以下步骤：根据荷载位移曲线建立骨架曲线；确定骨架曲线的初始斜率K

摘要： 本发明提供一种飞机树脂基碳纤维复合材料初始热损伤检测方法，包括步骤一：建立待检测结构材料的电阻以及宏观力学性能与热损伤条件的关系曲线；步骤二：建立待检测结构材料的宏观力学性能与电阻之间的关系图；步骤三：测量待检测的实际结构的电阻；步骤四：确定待检测的实际结构的热损伤程度和范围。本发明提出的基于电阻测量的检测方法，通过检测纤维/基体界面微小裂纹导致的材料体积电阻变化，反推材料纤维/基体界面特性的衰减，抓住了材料初始热损伤的本质特征。与基于红外光谱的检测方法相比，避免了只能检测基体性能的不足；与基于声学原理的检测方法相比，避免了只能检测宏观分层的不足。

摘要： 一种考虑初始损伤状态影响的结构抗震能力评估方法，它属于结构抗震安全评估技术领域。本发明解决了目前对结构抗震能力的研究中未考虑初始损伤状态，导致对主震后结构抗震能力的评估的准确性低的问题。本发明可以有效的考虑初始损伤对结构抗震能力的影响，通过对IDA分析获得的数据进行挑选可以反映出不同损伤程度结构的抗震能力，对筛选数据进行回归分析可得到结构的二维极限状态方程，该方程可以有效考虑初始损伤程度和残余抗震能力的相关性，提高主震后结构抗震能力评估的准确性。本发明可以应用于结构抗震安全评估技术领域。

摘要： 一种考虑初始损伤状态的地震序列下结构易损性分析方法，它属于结构抗震安全评估技术领域。本发明解决了现有的多次地震下结构易损性分析方法存在的易损性分析准确性差以及计算效率低的问题。本发明通过建立联合地震需求模型和二维极限状态，可以有效的将初始损伤状态对结构抗震能力的影响考虑在极限状态超越概率计算中，从而提高了结构在地震序列下安全评估的准确性。此外，该方法可同时考虑IDA分析中不同主震造成的多种初始损伤状态，而避免了传统方法中模拟特定损伤状态的过程，从而提高计算效率，降低了计算成本，且更方便实际应用。本发明可以应用于结构抗震安全评估技术领域。

摘要： 本发明公开了一种气泡混合轻质土初始损伤的试验方法，包括以下步骤：S1.确定影响因素：包括配合比、界面工艺、充填工艺；S2.根据工况设计不同的试验环境，包括干湿循环、冻融循环；S3.再用正交试验将S1中的不同因素设置于S2不同的试验环境下，记录试验数据；S4.由相似理论研究模型与原型之间的相似程度，计算相似比，并进行数据处理，根据缩尺理论计算现场相关影响因素。本发明气泡混合轻质土初始损伤的试验方法操作便捷，试验结果合理可靠，通过反复比对试验，并结合现场数据可以准确预测轻质土的初始损伤状况，及时指导并调整下一步轻质土的制备、浇筑和养护措施；保证轻质土的浇筑安全性和整体稳定性；还能应用到其他轻质土的初始损伤预测。

摘要： 本发明公开了一种含初始损伤胶结充填体的损伤模型建立方法，包括步骤一、确立含初始损伤胶结充填体的初始损伤方程；二、确立考虑损伤阈值的受载荷损伤变量函数；三、确立含初始损伤胶结充填体在荷载作用下的损伤本构方程；四、确立具有初始损伤和荷载损伤耦合状态下的胶结充填体的本构关系；五、确立耦合状态下含初始损伤胶结充填体的总损伤变量方程；六、确立含初始损伤胶结充填体在压缩条件下的总损伤演化方程；七、确立含初始损伤胶结充填体的损伤模型。本发明方法步骤合理，推导建立含初始损伤胶结充填体的损伤模型，为有效利用尾砂胶结充填体维护采空区围岩稳定、保障安全生产提供科学参考依据，效果显著，便于推广。

摘要： 基于声发射振铃计数的易泥化矿岩初始损伤量化分析方法，包括制作易泥化矿岩试件、分别进行单轴压缩条件下的声发射试验获取各矿岩试件的轴向位移、载荷和声发射参数数值、计算并分析矿岩试件单轴压缩下的初始压实应力及声发射参数演化特征、定义易泥化矿岩基于修正后的声发射振铃计数的损伤变量，构建易泥化矿岩初始压实阶段的损伤本构模型。本发明的易泥化矿岩初始损伤量化分析方法能与易泥化矿岩内部结构特性相联系且损伤模型假设初始损伤不为0、能准确、实时监测易泥化矿岩的初始损伤程度，为矿山开采过程中量化易泥化矿岩内部初始损伤并监测其强度演化规律提供科学参考依据。

摘要： 本发明公开了一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，包括步骤一、制作多组胶结充填体试样材料，并在浇筑过程中掺入不同百分比含量的引气剂；二、对胶结充填体试样材料进行单轴压缩试验；三、计算胶结充填体试样材料在初始损伤状态下的有效割线弹性模量；四、计算胶结充填体试样材料的初始损伤；五、采用扫描电子显微镜观测不同引气剂含量的胶结充填体试样材料的形貌和结构性能。本发明能够有效应用在胶结充填体试样材料的力学性能分析中，能够为矿山企业更有效地利用尾砂胶结充填体维护采空区围岩稳定、保障安全生产提供科学参考依据，效果显著，便于推广。