收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

准脆性材料损伤演化的实验力学研究

张皓  
【摘要】:岩石类准脆性材料的力学性能和损伤失效是地下空间开发、水利水电建设、岩石隧道掘进、矿产资源开采等领域所关注的基础科学问题。与此同时,从实验的角度测量和表征损伤是研究岩石各种损伤破坏过程的基础性和关键性工作。本文围绕准脆性材料损伤失效问题,在数字图像相关全场测量与实验数据统计分析的基础上,对岩石材料的损伤演化规律及失效机制开展研究,论文选题具有重要的工程背景与科学意义。 本文通过数字图像相关技术(DIC)对岩石压缩失效过程中的损伤演化与局部化进行系统的实验研究,实时给出了不同载荷水平下岩石表面的变形位移场和应变场。在实验结果分析的基础上,本文将最大拉应变1作为描述损伤的力学参量,进一步对实验给出的所有的实验数据进行统计。统计分析结果表明,全场所有测点的应变平均值基本随压力载荷呈线性增长,反映大部分测点在加载过程中处于均匀变形状态;其中前10%左右的较大应变点的平均值在损伤局部化及裂纹萌生阶段表现为非线性快速增长,表明这些点主导了岩石的损伤演化和裂纹扩展。 在DIC全场测量与实验数据统计分析的基础上,首次提出了损伤演化双因子实验表征方法。以实时测量的最大应变1作为损伤演化的关键参量,进行实验数据统计与归一化分析,提出了损伤局部化因子Lf,描述损伤的空间局部化程度,提出了损伤程度因子Df,描述损伤的程度,并给出了双因子曲线随压力载荷的变化。本文还将双因子方法应用于巴西圆盘、压头压入、循环加卸载等不同工况与不同试件的损伤演化测量,实验结果发现,双因子曲线均在损伤局部化阶段发生交汇之后曲线出现拐点,表明损伤的汇聚串接已导致裂纹基本形成,验证了这一方法对准脆性材料损伤演化定量表征的适用性。 论文开展了岩石在压头载荷、加卸载、三点弯等不同工况作用下的损伤断裂实验研究。分析了压头载荷作用下岩石裂纹扩展的机理,给出了压头载荷与裂纹长度之间的关系。实验发现加卸载过程中存在能量耗散,残余变形随循环载荷的增加而增大,并对加卸载过程中的裂纹行为进行了分析。DIC结合声发射技术研究了岩石三点弯实验损伤断裂问题,综合声发射振铃计数率与实验位移、应变场分析发现,裂纹起裂载荷约为峰值载荷的80%。利用DIC位移场分析得到了裂纹张开位移以及裂纹扩展全过程。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 李竟艳;欧卓成;段卓平;黄风雷;;准脆性材料泛形裂纹扩展的数值模拟[J];兵工学报;2015年S1期
2 李晓照;戚承志;邵珠山;;岩石裂纹扩展诱发的强度弱化模型研究[J];地下空间与工程学报;2020年01期
3 刘福胜;岩石裂纹扩展规律的灰色模型[J];华北水利水电学院学报;1994年01期
4 方敏杰;任会兰;宁建国;;准脆性材料中椭圆形微裂纹的生长与演化[J];材料工程;2013年02期
5 周小平,哈秋聆,张永兴,王建华,朱可善;峰前围压卸荷条件下岩石的应力–应变全过程分析和变形局部化研究[J];岩石力学与工程学报;2005年18期
6 杨建平;陈卫忠;黄胜;;一种岩石统计损伤本构模型的研究[J];岩土力学;2010年S2期
7 王桂尧,孙宗颀,唐前松;岩石断裂稳定性的尺寸效应[J];长沙理工大学学报(自然科学版);2004年01期
8 高文学,刘运通;岩石动态损伤的数值模拟[J];北京工业大学学报;2000年02期
9 赵建平;程贝贝;卢伟;李建武;;深部高地应力下岩石双孔爆破的损伤规律[J];工程爆破;2020年05期
10 徐涛,于世海,王述红,唐春安;岩石细观损伤演化与损伤局部化的数值研究[J];东北大学学报;2005年02期
11 王桂尧,孙宗颀,黎振兹;岩石Ⅱ型裂纹扩展的一般规律[J];中南矿冶学院学报;1994年04期
12 陶纪南;岩石按劈烈性分级[J];岩土工程学报;1993年05期
13 张晓春,杨挺青,缪协兴;岩石裂纹演化及其力学特性的研究进展[J];力学进展;1999年01期
14 孙裕钰;;基于地理实践力培养的地理实践活动——以松江二中校园岩石考察为例[J];地理教学;2021年02期
15 李明;李硕;崔志云;邵斌;刘凭正;韩影;;海底岩石静态处理技术研究[J];石油化工建设;2020年05期
16 刘新清;;《岩石上的花儿》[J];科技与创新;2021年03期
17 张廷雷;李蓉仑;杨鸿;方明;;试件尺寸对岩石膨胀力测试值影响的研究[J];工程与试验;2021年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 赵尔强;王洪涛;马少鹏;;基于变形场统计的准脆性材料损伤演化规律及应用[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 李根;李连崇;唐春安;唐世斌;王振;;岩石流固/热固作用下损伤演化并行分析系统及应用[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
3 杨尚霖;柳占立;;相场法模拟准脆性材料在爆炸冲击下的动态失效[A];北京力学会第二十七届学术年会论文集[C];2021年
4 韩素平;柴肇云;魏锦平;赵建忠;张当俊;;准脆性材料单轴压缩的破坏特征[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
5 梁正召;唐春安;张永彬;马天辉;;准脆性材料的物理力学参数随机概率模型与破坏行为特征[A];岩土工程数值方法与高性能计算学术研讨会论文集[C];2007年
6 马少鹏;曹彦彦;王显;周衡毅;;数字图像相关方法在岩石受力失稳过程研究中的发展[A];第五届二十一世纪的实验力学学科发展——海峡两岸实验力学研讨会论文集[C];2012年
7 何昌荣;张流;;研究岩石弱化行为的一种新方法[A];第五届全国构造物理、第三届全国高温高压学术讨论会论文摘要[C];1992年
8 阳宁;赵绕武;;高速冲击下岩石的力——凿深特性[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年
9 孙家禄;;岩石弹塑性的统计分析与分类指标的探讨[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年
10 于亚伦;;岩石动力学的研究内容和动载荷的分类[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年
11 孙钧;潘鼎元;;岩石动力学及其工程应用[A];岩石力学新进展[C];1989年
12 黄理兴;陈奕柏;;我国岩石动力学研究状况与发展[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
13 李造鼎;刘忠敏;赵毅军;;岩石中超声波衰减的实验研究[A];1990岩土混凝土声测技术新进展学术与信息交流会专题报告及论文摘要汇编[C];1990年
14 明可前;吴相超;李维树;;岩石的流变特性及其长期强度[A];重庆岩石力学与工程学会测试与分析专业委员会2000年学术交流会论文集[C];2000年
15 席道瑛;;饱和岩石的衰减和模量的时温对应关系[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
16 康健;毕秀国;刘超;;非均质随机分布对岩石热破裂影响的数值试验[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
17 杨俊英;杜丽芳;王立民;段保谦;;某几种岩石实验室内变形过程的测定[A];中国地质科学院水文地质工程地质研究所所刊(第1号)[C];1985年
18 朱晨红;;地壳探秘之岩石——上海科技馆活动案例[A];面向新时代的馆校结合·科学教育——第十届馆校结合科学教育论坛论文集[C];2018年
19 韩建强;陈浩;;致密岩石动静态转换实验研究[A];2014年中国声学学会全国声学学术会议论文集[C];2014年
20 明可前;;岩石抗剪断强度的统计特征[A];重庆岩石力学与工程学会第一届学术讨论会论文集[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张皓;准脆性材料损伤演化的实验力学研究[D];天津大学;2014年
2 杨阳;低温作用下岩石动态力学性能试验研究[D];中国矿业大学(北京);2016年
3 李云祯;高孔岩石局部化变形理论研究[D];西南交通大学;2011年
4 肖建清;循环荷载作用下岩石疲劳特性的理论与实验研究[D];中南大学;2009年
5 张志镇;岩石变形破坏过程中的能量演化机制[D];中国矿业大学;2013年
6 李琴;岩石水力破裂的气-液-固耦合数值模拟方法研究[D];天津大学;2019年
7 Zahid Mehmood;[D];上海交通大学;2018年
8 李文;基于钻进响应的岩石(体)特性识别理论与方法研究[D];北京科技大学;2017年
9 高琳;岩石变形破坏过程中的能量演化机制与灾变特征分析[D];中国矿业大学;2021年
10 梁灿;岩石润湿性的核磁共振表征方法及应用研究[D];中国石油大学(北京);2019年
11 刘冬桥;岩石损伤本构模型及变形破坏过程的混沌特征研究[D];中国矿业大学(北京);2014年
12 尹土兵;考虑温度效应的岩石动力学行为研究[D];中南大学;2012年
13 朱杰兵;高应力下岩石卸荷及其流变特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2009年
14 李勇成;地下水封油库岩石变形破坏机制及围岩稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2011年
15 徐振洋;爆炸聚能作用下岩石劈裂机理及试验研究[D];北京理工大学;2014年
16 沙茜;差应力对岩石部分熔融的影响及其作用机制[D];吉林大学;2012年
17 王煜曦;岩石断裂表面细观接触演化与剪切力学模型研究[D];北京科技大学;2016年
18 Esamaldeen Ali Mohammed Ahmed;基于岩石微组构采用多元回归和人工智能技术估算岩石抗压强度[D];西南交通大学;2014年
19 张光莹;含分布裂缝岩石的弹性本构及波传播特性研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
20 康健;随机介质固热耦合数学模型与岩石热破裂数值实验[D];辽宁工程技术大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 包林海;基于变形场测量的准脆性材料损伤模型及破坏规律研究[D];北京理工大学;2008年
2 王青原;基于三点弯曲梁试验的准脆性材料断裂行为研究[D];贵州大学;2018年
3 霍新;基于Cosserat理论混凝土等准脆性材料弯曲性能尺寸效应[D];北京交通大学;2018年
4 陆长亮;流变扰动效应引起岩石微观损伤演化试验研究[D];华北科技学院;2021年
5 杨凡;微波照射下岩石损伤机理的试验研究[D];西安科技大学;2015年
6 李政阳;超声波振动高温岩石的破碎规律研究[D];吉林大学;2020年
7 马艺;岩石在不同应力条件下的分叉分析[D];重庆大学;2007年
8 沙茜;差应力对岩石熔融程度的影响[D];吉林大学;2009年
9 李森;反击式破碎机破碎单颗粒岩石的仿真研究[D];河南理工大学;2012年
10 王春力;不同循环加卸载路径下红砂岩损伤演化规律研究[D];绍兴文理学院;2021年
11 孙传平;循环荷载作用下砂岩损伤演化规律实验研究[D];山东科技大学;2019年
12 吴宪锴;岩石三维裂纹扩展机制的物理与数值试验研究[D];大连理工大学;2016年
13 华悦含;几种岩石动态拉伸破坏实验研究[D];辽宁科技大学;2014年
14 王鹏;岩石单轴加载声发射特性研究[D];东北大学;2013年
15 郭晓阳;基于松科Ⅱ井的深部地层岩石热物性参数影响因素分析[D];中国石油大学(北京);2020年
16 史伟新;流体饱和岩石热开裂实验研究[D];中国石油大学(华东);2018年
17 蒋伟;不同岩石抗拉与抗压实验对比研究[D];南京大学;2014年
18 姚鹏;炸药与岩石的匹配分析研究[D];武汉理工大学;2011年
19 翟小洁;岩石在单轴受荷条件下的超声波特性研究[D];成都理工大学;2008年
20 黑亦凡;基于离散元方法低渗透岩石水力压裂研究[D];中国地质大学(北京);2020年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 扈中平;岩石与人类[N];中国科学报;2013年
2 记者 罗序文 通讯员 涂细亮;研究岩石14年 节省投资1.5亿元[N];湖北日报;2007年
3 记者颜亮;世界上最古老岩石被发现[N];人民日报;2002年
4 记者 马朝阳;金岩石 海归的幸福生活[N];中国证券报;2004年
5 本报记者 彭科峰;赖绍聪:愿用一生参透岩石的秘密[N];中国科学报;2016年
6 记者 刘一博 实习记者 翟枫瑞;业绩下滑 ST岩石高层再生变[N];北京商报;2020年
7 记者 陈曦 赵志伟;“洛阳力量”助岩石掘进机“掘入”欧洲[N];洛阳日报;2015年
8 ;女子兜售月球岩石 却遇卧底买家诱捕[N];新华每日电讯;2011年
9 深圳商报记者 李玲;金岩石被美籍华人隔洋追索[N];深圳商报;2010年
10 记者 林彦龙;金岩石辞职风波未了[N];深圳特区报;2010年
11 王丽;岩石作肥料 高效又安全[N];中国矿业报;2005年
12 记者 连雅婕 通讯员 柯桢;一项新技术让岩石披“绿装”[N];长春日报;2007年
13 徐徐;气候变暖引发山脉岩石滑落[N];中国科学报;2015年
14 新金融记者 智梦寻;金岩石:政策宽松力度不足[N];新金融观察;2012年
15 本报记者 黄晓英 实习记者 倪瑗;金岩石:房价仍将5年翻一番[N];云南经济日报;2010年
16 ;金岩石:高通胀将恶化上市公司基本面[N];证券时报;2008年
17 本报记者 滕继濮;赖绍聪:从岩石中发现地球的秘密[N];科技日报;2016年
18 本报记者 朱以师;金岩石:房地产准备“接棒”[N];中国房地产报;2009年
19 本报记者 刘霞;《自然》:中国首批月球岩石引爆研究热潮[N];科技日报;2022年
20 本报记者 童曙泉;试穿宇航服 近观月岩石[N];北京日报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978