一、Size Effect for Normal Strength Concrete in Uniaxial Tension(论文文献综述)
张凯[1](2021)在《预加静载沥青混凝土动态力学性能试验与离散元模拟》文中提出沥青混凝土心墙坝作为一种非常具有竞争力的坝型,在其较长的服役年限内一般都会受到地震等动荷载作用,因此,地震作用对沥青混凝土坝体材料的影响将是设计师考虑的重中之重。但需要引起注意的是,这些工程结构在承受动力荷载之前经常会受到一定程度的静载作用。对预加静载下沥青混凝土的力学特征及其破坏性能展开研究对这类结构的安全及设计理论的完善有十分重要的意义。为研究沥青混凝土在预加静载下的动态应力应变曲线、弹性模量、变形与破坏特征等力学特征的演化规律,本文针对处于不同预加静载水平下的沥青混凝土材料开展试验研究,并在此基础上,利用颗粒流数值模型对该试验过程进行模拟,为深入了解沥青混凝土在预加静载下的力学特性及破坏机理提供一定的技术支持。全文主要研究内容与结论性成果如下:(1)针对不同预加静载水平的试验条件,开展沥青混凝土动态抗压性能的试验研究。结果表明:率效应对应力应变曲线形式的影响要远大于预加静载作用,当加载速率处于较高(10-2/S至10-3/S)、较低(10-4/S至10-5/s)两组不同应变速率时动态应力应变曲线表现形式存在较大差异;高应变速率下曲线形式有明显的软化阶段,低应变速率下呈现一定程度的“蠕变”现象。(2)相同预加静载情况下,沥青混凝土的动态强度与组合强度随应变速率的增大而增大,表现出明显的率效应;不同预加静载时,动态强度与组合强度会随着预加静载比例的增大呈现出先增加后减小的趋势,同时,基于预加静载下的沥青混凝土动态抗压试验结果,建立了沥青混凝土动态抗压强度增强因子与预加静载水平与应变速率之间的数学模型,数学模型具有较高的相关性。(3)随着预加静载比例的提高,沥青混凝土试样会产生潜在的“拉剪破坏面”,且预加静载比例越高,潜在“拉剪破坏面”的数量越多。(4)通过正交试验得到若干组可以反映沥青混凝土宏细观接触模型的试验数据,而后用MATLAB软件将其输入GA-BP神经网络进行训练。通过测试组与真实数据曲线对比图以及BP神经网络与GA-BP神经网络训练结果的误差图可以看出,GA-BP神经网络较BP神经网络具有更高的精度,GA-BP神经网络可以更好地反映沥青混凝土宏-细观参数间的非函数映射关系。同时,结合天牛须寻优算法可以解决传统的离散元参数标定方法“试错法”在参数标定过程中工作量大的问题,可为研究者节约大量时间成本。(5)根据所建立的沥青混凝土的二维细观离散元模型,从细观角度研究了预加静载下沥青混凝土模型的裂缝发展、接触力分布等规律,从细观尺度揭示了预加静载及围压对沥青混凝土试样破坏机理的影响。
赵铖[2](2021)在《大震作用下防屈曲支撑附加力对RC子框架梁破坏模式的影响研究》文中进行了进一步梳理地震会造成严重的人员伤亡和财产损失。防屈曲支撑(BRB)作为一种耗能支撑已成为建筑结构消能减震的重要手段之一,可以显着减小主体框架结构的地震反应,从而有效避免主体框架结构在大震作用下发生严重破坏或倒塌。然而,大震作用下防屈曲支撑附加力复合作用会导致子框架实际的受力状态比仅考虑附加轴力影响时复杂,在抗震设计时未充分考虑时则会发生子框架梁柱先于支撑破坏的情况。因此,针对大震作用下防屈曲支撑附加力致使RC子框架处于复杂的受力状态这一情况,本文首先通过对常用的几种节点板与主体框架连接构造下梁柱组合件的有限元数值模拟,明确大震作用下子框架梁的受力状态,揭示梁塑性铰外移机理;然后,对于节点板内侧梁段形成的几何或受力不连续区域(D区),采用基于拉-压杆模型和牛腿设计理论对其进行抗剪设计,通过不同参数子框架梁D区有限元模拟和参数分析,验证该抗剪设计方法的有效性,并揭示子框架梁D区的破坏机理。本文研究的主要内容及结论如下:(1)在第2章通过对防屈曲支撑RC框架结构抗震性能研究结果的分析比较,讨论和明确了防屈曲支撑RC子框架梁柱的复杂受力情况。分析结果表明,在大震作用下防屈曲支撑与节点板会对子框架产生支撑附加轴力、附加弯矩以及框架节点处的开合效应,该支撑附加力会致使梁铰屈服机制下的子框架梁上塑性铰发生外移,并且在节点板内侧梁段形成短梁效应使得该区域易发生脆性破坏模式。(2)在第3章中,基于ABAQUS有限元分析软件建立了防屈曲支撑RC梁柱组合件有限元分析模型,并通过足尺防屈曲支撑RC子框架梁柱组合件拟静力试验结果对有限元模型进行验证。模拟结果与试验结果对比表明,各项数据吻合良好,梁破坏模式与拟静力试验结果相近,梁塑性铰外移情况与拟静力试验结果基本一致,验证了建立有限元分析模型的有效性。(3)在第4章中,对不同节点板与RC主体框架连接构造方法下梁塑性铰外移规律进行了有限元数值模拟、参数分析和理论分析,考虑了锚筋直径、栓钉直径和塑性铰转移纵筋配筋率等参数对梁塑性铰外移的影响。分析结果表明,节点板与梁之间的连接件的抗剪承载力对梁塑性铰外移影响显着,在支撑轴力和开合效应作用力下,当锚筋、栓钉的抗剪承载力足够,即节点板内侧梁段截面抗弯承载力大于弯矩时,梁塑性铰会转移至节点板外侧;设置塑性铰转移纵筋直接提供额外抗弯承载力,可有效地控制梁塑性铰外移。(4)在第5章中,对子框架D区的受力性能和破坏模式进行了有限元模拟、参数分析和理论分析,考察了梁D区体积配箍率、纵向分布纵筋配筋率和混凝土强度等对D区受力性能的影响。分析结果表明,提高D区体积配箍率的对D区抗剪承载力增强效果最明显;改变混凝土强度对D区抗剪承载力影响较小;增设纵向分布钢筋在可以有效地改善D区混凝土破坏形态;参数和理论分析验证了子框架梁D区采用牛腿设计方法的有效性,揭示了防屈曲支撑附加力对D区剪切破坏和弯剪破坏的影响机理。
胡杰[3](2021)在《隧道块状节理岩体破坏前兆规律及块体垮塌监测预警方法》文中认为随着我国经济社会的持续高速发展以及人民对生活质量要求的不断提升,交通运输工程建设规模与数量总体上呈现不断增长的趋势。进入21世纪以来,铁路、公路工程建设步入高潮,隧道建设规模进一步增加,我国已成为世界上隧道建设数量、运营里程最大的国家。隧道围岩结构垮塌灾害是节理硬岩隧道最为常见的地质灾害之一,具备强隐蔽性、强突发性、强破坏性、强致灾性特点,灾变过程涉及节理岩体渐进破坏和危险块体群大规模垮塌,防控难度极大,每年造成严重的经济财产损失和人员伤亡。本文针对隧道节理硬岩破裂及衍生块体垮塌灾害监测预警,重点关注岩桥破断和岩块失稳两个重要的灾变阶段,综合采用案例分析、室内试验、前兆监测、机器学习、物理模拟、数值模拟等手段,系统地研究了不同应力状态下节理岩体破坏行为及伴生多元前兆演化规律,提出了基于岩体裂纹类型演化的岩桥破断预警判据;在此基础上进一步探索了岩块失稳过程尖点突变模型,提出了静、动荷载条件下,基于岩块固有振动频率演化的块体突变失稳预警判据,为块体垮塌灾害防控提供了重要的理论支撑。主要研究成果包括:(1)总结了高、中、低地应力条件下隧道节理硬质围岩常见的破裂、掉块现象,分析了破裂内在驱动要素及力学机制,将块体垮塌灾害概化为岩桥破断和岩块失稳两个主要阶段;针对张拉、拉剪、压剪三种典型应力状态的岩桥破断行为研究,创新研发了“拉-压-剪”新型多功能岩石力学试验系统,满足了不同应力状态下统一尺度立方体岩样直接破坏过程模拟及伴生多参量信息的监测需求,为不同破坏行为及前兆差异性的直观、精确对比提供了设备支撑;重点解决了直接拉伸试验偏心抑制、端部应力集中效应弱化、剪切弯矩效应弱化、小力值拉应力稳定加载、新型加载辅具设计等试验技术难题。(2)基于自主研发的新型试验平台,开展了统一尺寸节理岩样直接拉伸、拉剪、压剪破坏试验,结合声发射仪、光学高速摄像仪、红外热像仪进行破坏过程的同步监测,系统地对比分析不同应力状态下岩桥的破断行为及“声-光-热-力”多参量前兆信息演化机制,揭示了应力大小、节理贯通度对岩样强度及前兆演化的影响规律;试验与监测结果表明:三类试验破坏现象存在显着的差异,拉伸与拉剪试验脆性破坏特征显着,破裂迅速且释能特性强于压剪破坏,而声发射信号响应则明显强于温度与变形参数;在试验结果的基础上,进一步采用RFPA丰富节理岩样工况,揭示了节理贯通度增加对岩样整体强度和岩桥部位强度不同的影响规律。(3)针对响应较灵敏的声发射监测,从特征参数和波形参数两个方面对不同应力状态下岩桥破断过程的声发射信号进行深入分析,基于计数、能量、幅值、b值、主频、熵值多个声发射监测指标,从破裂数量、破裂尺度、破裂有序性等多个角度对不同应力状态下的岩桥破坏过程进行刻画分析;在此基础上进一步采用RA-AF值拉、剪裂纹分类法探索了岩桥破坏过程的破裂类型演化规律,不同破坏试验均呈现早期以拉裂纹为主,临近破坏时刻剪裂纹产生的裂纹演化机制;综合特征参数、波形参数和裂纹判识类型,建立了三种典型应力状态下节理岩体安全状态三色判识方法。(4)针对不同应力状态下的节理岩体破坏,探索基于RA-AF值拉、剪裂纹分类法的普适性预警判据,引入机器学习算法,提出了基于高斯混合模型(GMM)的声发射RA-AF值自动聚类分析方法,结合支持向量机(SVM)模型建立了拉裂纹与剪裂纹簇的最优分割方法,分析了 GMM-SVM模型在裂纹类型自动判识方面的可靠性,解决了JCMS-ⅢB5706规范中对角分割法存在的人为经验性和不确定性问题;针对工程实际,建立了声发射等数据点、分时段裂纹类型动态判识方法,将单元时段剪裂纹数超过20%且剪裂纹数据点簇呈现靠近RA轴的条带作为普适性岩桥破断预警判据,并进一步建立了基于似然比估计的拉、剪、复合裂纹三分类自动判识方法。(5)针对岩桥破断后可能产生的继发岩块失稳垮塌,重点考虑大型关键块体常见的滞后突变滑动失稳类型,建立了块体简化弹簧质子振动模型,揭示了滑动面剪切刚度对块体固有振动频率的影响机制;创新开展了大尺度岩块失稳过程物理模拟试验,揭示了应力、接触面积对块体固有振动频率的影响规律及滑动失稳过程声发射参数的响应特征,结合3DEC数值分析,进一步验证了考虑滑动面剪切刚度的简化振动模型的有效性;建立了块体失稳的尖点突变分析模型,提出了静、动荷载条件下岩块突变失稳预警判据,首次通过滑动面剪切刚度搭建起块体固有振动频率与块体稳定性分析间的桥梁。
郑罗斌[4](2021)在《水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型及边坡稳定性研究》文中研究说明锚杆已经成为我国水利水电工程高边坡、地下洞室和结构加固的主要手段,我国西南地区仅一座大型的水电工程累计使用的锚杆数量就可达上百万根,锚固系统长期有效运行直接影响着电站运行安全。水电边坡岩体服役状态受控于环境因素、边坡岩体类型与结构、锚固结构力学性能等因素,在降雨、库水位波动等作用下,岩体损伤和锚杆腐蚀导致的力学性能劣化不可避免,势必影响水电边坡锚固结构的长期稳定性。当前,锚固设计理论存在局限性,未全面考虑锚固结构性能的劣化,鉴于大型水电工程设计使用年限普遍较长,边坡岩体-锚固结构体系能否满足长期服役的要求,是当前研究的热点和难点课题之一。目前,学者们对边坡锚固结构性能的研究主要集中在注浆锚杆的轴向拉拔性能,而对用来加固不稳定的岩体的锚杆剪切性能研究成果较少,考虑水对锚固结构剪切性能劣化的研究则更为少见。建立有效的锚固节理岩体剪切力学特性分析模型,有助于分析锚杆在剪切作用下的力学响应,目前有关锚固节理剪切力学模型的研究处于基础阶段,很多影响因素和概化模型考虑不够全面,缺乏多维度的监测数据支撑,尚未建立统一理论体系。边坡稳定性研究中同样缺乏对锚杆剪切性能的考虑,现场监测表明,大量工程中的锚杆发生了剪切破坏,因此,在评价边坡稳定性时,锚杆的横向抗剪能力不容忽视。鉴于锚固节理剪切力学特性及力学模型和边坡稳定性目前研究中存在的不足,本文以水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型和边坡稳定性分析为研究主线,通过室内试验和理论分析相结合的方法系统地研究了水致劣化作用下锚固节理剪切性能劣化机理;建立了考虑剪切参数演化的锚固节理剪切力学模型以及考虑水致劣化作用的锚固节理剪切力学模型;提出了考虑锚杆剪切破坏模式的边坡时变稳定性分析方法;最后基于FLAC3D数值计算软件对向家坝左岸锚固边坡长期稳定性进行了评价。本文主要的研究成果如下:(1)进行了水致劣化作用下岩石和锚杆强度参数劣化规律研究。开展了岩石和锚杆为期180天的干湿循环和长期浸泡劣化试验,以每30天为一个周期进行岩石和锚杆强度参数力学试验以及锚杆腐蚀量测量,得到了岩石和锚杆强度参数劣化规律。采用X射线衍射法分析砂岩主要矿物成分以及SEM电镜扫描观测砂岩微观结构劣化特性,基于岩石微观劣化特征分析结果发现,水致劣化作用破坏了岩石的微观结构,主要是由于随着干湿循环和长期浸泡作用的持续,原有的孔隙和新形成的孔隙连接和扩展,增加了砂岩中孔隙的大小和数量。(2)研究了水致劣化作用下锚固节理剪切性能劣化规律。基于三维激光扫描仪器和3D雕刻仪器实现了在原岩上复制天然三维形貌节理面,提出了锚固节理试样制作工艺。在锚固参数对剪切特性影响试验研究的基础上,选择合适的锚固参数和节理面三维形貌,开展了水致劣化试验后的锚固节理室内剪切试验,并且对锚固节理剪切强度参数、锚杆轴力演化过程、锚杆变形特性以及锚杆断裂特征进行了研究。试验结果表明,剪切强度的减弱部分要归因于矿物颗粒间断裂能和摩擦系数的降低,节理粗糙表面的小突起体受到水的作用后强度降低容易被磨损和剪断,岩体强度的降低导致其约束锚杆变形能力减小,使得锚杆断裂时对应的剪切位移逐渐增大。(3)建立了考虑水致劣化作用的锚固节理剪切力学模型。基于Mohr-Coulomb准则的锚固节理剪切荷载计算公式,结合剪切强度参数演化方程建立能够反映锚固节理剪切荷载全过程的解析模型,然后对解析模型中锚杆的剪切力和轴力参数的强度和方向进行了理论推导。结合水致劣化作用下节理面剪切性能损伤劣化模型和岩石、锚杆强度参数劣化模型,建立了考虑水致劣化作用的锚固节理剪切力学分析模型。最后通过第三章锚固节理剪切试验验证了该模型的可靠性。结果表明,该模型能够较好地预测锚固节理在水致劣化作用下的的剪切载荷-剪切位移规律。(4)提出了考虑锚杆剪切破坏模式的锚固边坡时变稳定性分析方法。考虑锚杆横向剪切作用,确定了锚杆自由段拉伸破坏、锚杆锚固段注浆体与锚杆脱粘破坏和锚杆在滑动面拉-剪破坏三种模式,以及修正了锚固边坡安全系数计算公式。基于可靠度方法建立了边坡串联系统的可靠度模型,分析和建立了边坡力学参数的时变性模型,采用monte-carlo随机模拟方法对锚固边坡的时变破坏概率进行了计算。最后对边坡时变稳定性的影响因素进行了敏感性分析。(5)完成了向家坝水电站左岸边坡的稳定性分析。采用FLAC3D有限差分分析软件中所采用的安全系数的定义对向家坝水电站左岸边坡进行了长期的稳定性分析,计算了边坡运行至40年时安全系数的变化情况。开展了基于可靠度方法的向家坝左岸边坡长期稳定性分析。首先使用FLAC3D软件搜索出边坡的潜在滑动面大致位置,结合节理产状和风化带位置确定滑动面位置,然后结合本文的时变稳定性分析方法计算出锚固边坡运行至40年失效概率的变化情况。基于上述研究成果,本论文的主要创新成果总结为如下三个方面:(1)揭示了水致劣化作用下的锚固节理剪切特性劣化机理。通过开展岩石和锚杆水致劣化试验,研究岩石和锚杆水致劣化作用下强度参数劣化效应及劣化机理;通过开展室内锚固节理剪切性能劣化试验,研究锚固节理剪切性能劣化规律,深入分析锚杆剪切变形过程中轴力与剪力变化特征及劣化规律、节理面界面力学与变形响应规律及劣化规律,揭示水致劣化作用下的锚固节理剪切力学劣化机理。(2)建立了水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型。基于剪切强度参数演化的锚固节理剪切荷载计算公式,对锚杆剪切过程中剪切力和轴力进行推导,建立锚固节理剪切力学模型。结合锚杆和岩石强度参数劣化模型以及节理面剪切损伤模型,建立了考虑水致劣化作用的锚固节理剪切力学分析模型。(3)提出了考虑锚杆剪切破坏模式的锚固边坡时变稳定性分析方法。在考虑锚固节理剪切破坏模式的基础上,确定三种基本的锚杆破坏模式及相对应的锚固边坡综合破坏模式,分析锚杆各个破坏模式下的抗力特征,修正锚固边坡安全系数计算公式;针对边坡力学参数的随机性和时变性特征,基于可靠度理论,提出了考虑锚杆剪切破坏模式的锚固边坡时变稳定性分析方法。
任明洋[5](2020)在《深部隧洞施工开挖围岩—支护体系协同承载作用机理研究》文中认为随着全球经济的快速发展以及人类生存空间的逐渐拓展,许多在建的和规划中的地下工程不断向深部进军。目前国内外矿产资源开采的地下巷道、交通建设的地下隧道以及水利水电工程和油气能源储备工程的地下洞室等都已达到了千米以上的深度。随着埋深的增加,深部岩体的地质力学环境较浅部发生了很大变化,岩体的非线性力学特性更加显着,围岩稳定性问题更加突出。由于对深部围岩和支护结构协同承载作用机理缺乏足够的认识,基于经验设计的工程类比法常常导致支护结构在某些情况下过于保守,造成了资源的大量浪费,而在某些情况下又过于危险,易引起支护结构失效甚至围岩塌方等工程事故,给地下工程的施工和安全带来了极大危害。因此,开展深部隧洞围岩-支护体系协同承载作用机理研究无论对于隧洞支护结构设计优化,还是围岩稳定性分析都具有重要的理论和工程意义。本文以我国重点研发计划项目滇中引水工程-香炉山隧洞为工程背景,采用室内力学试验、理论分析、数值模拟和模型试验等技术手段,研究了高地应力条件下深部围岩的力学特性和非线性强度准则,提出了考虑材料非线性和接触非线性的深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用力学模型,建立了基于弹塑性接触迭代的围岩-支护体系协同承载作用数值计算方法,开展了香炉山隧洞施工开挖的真三维地质力学模型试验,揭示了深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用机理。论文获得的主要成果如下:(1)开展了香炉山隧洞千米级埋深灰岩和粉砂质泥岩的室内物理力学试验,获得了不同应力条件下深部软岩和硬岩的非线性力学特性、破坏模式和力学参数变化规律,基于Hoek-Brown准则提出了考虑围岩峰后软化特性的深部围岩非线性强度模型,并基于ABAQUS平台开发了相应的UMAT程序。(2)开展了不同粗糙度条件下的岩石-混凝土界面力学试验,基于分形几何理论提出了围岩-衬砌界面的非线性接触模型,结合深部围岩非线性强度模型建立了考虑材料非线性和接触非线性的深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用力学模型。针对围岩-支护协同作用问题不存在封闭解析解的困难,提出了“渐增支护荷载法”的半解析半数值迭代计算方法,并编制了相应的MATLAB求解程序。(3)建立了基于弹塑性接触迭代的深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用数值计算方法,基于ABAQUS平台开发了相应的计算程序。通过对香炉山隧洞施工过程开展数值计算,获得了围岩-衬砌界面粗糙度、隧洞埋深和支护时机等多种因素对围岩-支护体系协同承载作用的影响规律和敏感性排序。(4)开展了香炉山隧洞施工开挖真三维地质力学模型试验,真实再现了施工现场的复杂地质条件与动态施工过程,获得了隧洞施工过程中围岩应力和变形、围岩-衬砌接触压力以及锚杆受力的变化规律,揭示了深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载的作用机理,验证了围岩-支护体系协同承载作用力学模型和相应数值计算方法的可靠性,为深部隧洞施工和支护结构的设计优化提供了科学指导。
陈善富[6](2020)在《高延性纤维增强水泥基复合材料本构模型研究》文中研究表明高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是高性能纤维增强水泥基复合材料的一种,在受拉时能够展现良好的准应变硬化和多缝开裂特性,在受压时的延性也优于混凝土,被广泛应用于桥面板、桥面连接板、建筑防震抗震构件、混凝土保护层等实际工程中。然而,目前尚无一种能够准确反映ECC力学行为的本构模型用于ECC结构构件的数值模拟,大型通用有限元程序(如Abaqus,Ansys等)中缺乏ECC本构模型,现有的ECC本构模型存在没有考虑ECC在双轴受压时抗压强度变化以及在描述ECC准应变硬化行为时缺乏考虑其纤维桥联机理的问题。因此,建立能够较准确描述ECC力学行为的本构模型对促进ECC在结构中的应用具有重要意义。本文的研究工作分为两个部分:第一,基于Darwin和Pecknold考虑混凝土双轴力学行为的方法,建立了一个同时考虑双轴受压状态下非线性力学行为和抗压强度变化的ECC二维正交各向异性本构模型。在因双轴加载而产生的正交各向异性的2个方向上引入等效单轴应变,建立非线性应力-等效单轴应变关系以考虑ECC的双轴非线性行为,并采用一条双轴强度包络线确定2个方向上的抗压强度。推导了模型的显式数值算法,编写了包含该算法的用户自定义材料子程序UMAT,并嵌于有限元计算程序Abaqus v6.14中。通过对两组不同配合比的ECC立方体试件在不同应力比下的双轴受压加载试验进行数值分析验证本模型的有效性,数值计算得到的主压应力方向上的应力-应变曲线及预测的抗压强度与试验结果吻合较好,表明本文提出的双轴受压状态下的ECC本构模型能够有效地预测ECC在双轴受压状态下的非线性力学行为和破坏强度。通过对单轴受压和等压双轴受压时的ECC柱进行有限元分析,计算得到的ECC柱在等压双轴受压时的极限荷载高于在单轴受压时的极限荷载,表明若不考虑ECC在双轴受压状态下强度的提高,将有可能低估ECC受压构件的承载能力。第二,基于Nguyen等提出的嵌入局部带考虑材料局部断裂行为的本构框架,建立了一个能够考虑在单轴受拉状态下ECC开裂后纤维桥联机理的本构模型。开发了模型的隐式数值算法,采用Fortran语言编写用户自定义材料子程序UMAT并嵌入有限元分析软件Abaqus v6.14中,用于分析单轴受拉状态下的ECC构件。通过采用不同大小的网格和不同积分方案的单元类型对ECC单轴拉伸构件进行计算,均得到了相同的计算结果,表明本文提出的单轴受拉状态下的ECC本构模型无网格尺寸敏感性,并且可以适用于不同的单元积分方案。通过对承受单轴拉伸荷载的ECC哑铃型构件进行数值模拟,数值计算结果与试验结果吻合良好,表明本文提出的单轴受拉状态下的ECC本构模型能够较准确地预测ECC在单轴受拉状态下的力学行为。
庞书孟[7](2020)在《多维SHPB实验装置及其应用研究》文中提出在爆炸冲击载荷作用下,工程材料的力学性能与其在静态载荷下的有所不同,主要是惯性效应和应变率效应不能被忽略,从而表现出不同的变形过程、破坏形态和其他的化学或物理响应。现有的工程材料本构模型是基于一维冲击加载实验数据和强度理论建立起来的。在多轴冲击载荷作用下,工程材料的强度模型、应变率效应、变形过程以及破坏形态等,能否与单轴冲击加载条件下的理论保持一致?因此,亟需研制二维或三维同时冲击加载的实验设备,进而对多维冲击载荷作用下材料的动态性能进行研究。本文开展了多维冲击加载实验装置的研制及其应用研究:(1)基于物理机制的机械设计,采用单根撞击杆同时撞击三根物理尺寸相同的入射杆,并通过转向头的设计,解决了三维入射应力波的产生以及对被测试件的同步加载问题,研制了首台三维霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实验装置,可以实现在三维动载作用下材料动态力学特性的试验研究。(2)提出了一种锲形二波杆的设计方案,使得单一入射加载应力波可以分解为两个对称的透射应力波,且满足传播的同步性要求。在锲形界面和压杆之间采用多层超薄垫片,垫片之间、垫片与压杆之间均匀涂抹润滑剂,可以消除剪切应力波,解决了纵向应力波和剪切应力波的传播耦合问题。结合锲形二波杆的设计,在透射杆的水平表面上对称粘贴几组应变片,通过单一应变片测量应力波的传播情况,可以同时获得纵向应力波和剪切应力波在压杆中的传播速度。(3)推导了应力波在锲形界面间的传播理论,考虑压杆界面有无润滑剂两种因素,通过试验研究,以验证推导应力波在锲形界面间的传播理论的正确性;根据一维应力波传播理论推导了多维冲击载荷下的应力波理论,为多维冲击加载试验的数据处理做理论支撑。(4)结合锲形二波杆的设计,并根据压杆之间的排列组合,分别研制了一套三次波分解的二维霍普金森压杆实验装置和一套两次波分解的二维霍普金森压杆实验装置,实现了二维入射应力波的产生以及对被测试件的同步加载要求;根据试验研究,分析了这两套二维霍普金森压杆实验装置的可行性,探讨了三次波分解二维霍普金森压杆实验装置的技术问题。(5)对榉木材料在一维冲击载荷下的动态力学性能进行了实验研究,分析了应变率和纤维方向对其动态力学性能的影响,并通过微观电镜扫描技术和宏观破坏形貌分析了榉木试件沿不同纤维方向的破坏机理。对榉木试件在有侧向围压下一维冲击以及二维冲击加载下的动态力学性能进行了实验研究,分析了榉木在不同应变率下沿不同纤维方向的动态应力应变关系,并对比分析了三种不同加载条件对被测材料的动态力学性能的影响。
杜景峰[8](2020)在《基于破坏卸载能量平衡关系的混凝土强度预测研究》文中认为混凝土是一类应用十分广泛的建筑工程材料,其破坏强度和变形力学行为一直是材料科学和结构工程等领域十分关注的基本问题。就物理力学模型而言,混凝土的破坏条件仍尚未得到很好的理解。本文提出了一种通过描述破坏面上某一点的能量平衡来寻找解决问题的方法。破坏即将发生时,破坏面上一点受到由外力所引起的法向应力σn和切向应力τn。破坏一旦发生,该点将被新生裂纹分割为两个部分,法向应力σn和切向应力τn伴随裂纹的形成而消失。这是一个与破坏发生相关联的弹性卸载过程。依据能量平衡原理可以推知,法向应力σn和切向应力τn卸除时所释放的弹性应变能将转变为新生裂纹的表面能。依据这一认识,本文从混凝土破坏时破坏面上一点的弹性卸载能量与新生裂纹表面能的平衡条件入手,给出了破坏发生前破坏面上一点所存储驱动破坏的总能量,该能量最大值所在平面确定了破坏发生的实际位相。建立了破坏准则的一个能量描述关系,即主应力坐标下破坏条件的一般表达式。该表达式所涉及到的材料参数均具有明确的物理意义,为揭示混凝土破坏强度和破坏行为规律提供新的思路。对于混凝土平面应力问题,本文建议的破坏准则主方程在形式上包含了两个方面的参数,即由材料剪切模量和体积模量的比值所确定的材料常数k以及材料的纯剪破坏强度τ0。给出了平面应力状态下主方程的分段函数表达式,通过构造参数k的近似假设,证明了本文提出的能量平衡强度关系的正确性。本文以混凝土侧限压缩为对象,给出了压缩强度预测的主方程,应用同种混凝土的试验数据,建立其拟合函数模型,相关拟合函数与主方程共同构成了混凝土侧限压缩强度的能量预测关系。针对普通混凝土、高强混凝土和再生骨料混凝土的分析计算结果表明,理论侧限压缩强度与试验测试结果具有良好的一致性。本文建议的能量描述关系具有良好的理论预测能力。该论文有图20幅,表7个,参考文献103篇。
徐江[9](2020)在《软岩嵌岩桩桩-岩界面力学行为及损伤演化过程研究》文中认为嵌岩桩作为一种特殊的桩基础,以其承载力高,群桩效应小、沉降收敛快等特点极大的满足了高层建筑、大跨度桥梁、港口、海洋石油钻井平台等建设项目对基础承载力的要求。近年来,越来越多的嵌岩桩基础被应用到几乎覆盖国计民生的各类大型基础设施建设中。嵌岩桩具有承载力大、试验耗费高且很难进行破坏性试验等特点,因而系统、完整的可供研究其承载机理的实测资料非常有限。这制约了人们对嵌岩桩桩—岩界面力学行为及岩石损伤破坏过程的全面认识。随着对嵌岩桩分析、设计及应用的不断深化,精细化研究桩—岩界面力学行为及损伤演化过程的必要性和迫切性不断凸显。本文基于三维高精度X-ray CT扫描平台、数字图像处理技术(Digital Image Processing,简称DIP)及颗粒流程序(PFC)对嵌入软岩的模型桩的承载过程进行了系统的实验、理论及数值模拟研究,旨在进一步完善决定软岩嵌岩桩宏观承载特性的内在力学行为及损伤演化过程的研究。论文的主要研究内容和成果如下:(1)基于高精度三维X-ray CT扫描平台及自主研发的嵌岩桩加载试验装置,对嵌入软岩的模型桩的承载过程进行多阶段扫描实验。运用数字图像处理技术对扫描图像进行重构、处理及分析,得到了三维空间内模型桩—岩界面粗糙体在滑移、剪切过程中的相互作用机理,桩端压缩区的发展过程和形态以及桩周岩石径向裂缝的发展过程。(2)采用Hoek-Brown强度准则和柱形孔扩张理论对滑移、剪切过程中桩周岩石的柱孔扩张问题进行弹—塑性分析,得到了孔壁法向应力增量的弹—塑性解答,并通过算例对其合理性进行了验证。之后,对影响孔壁法向应力增量弹—塑性解答的参数进行了敏感性分析,得到了主要和次要影响参数。(3)运用柱孔扩张过程中孔壁岩石应力场的弹—塑性解答得到了滑移、剪切过程中孔壁岩石的应力路径,在此基础上,结合模型实验结果得到了桩周岩石径向裂缝的形成和发展机理及孔壁岩石产生拉伸破坏的临界法向应力。(4)采用双线性剪切模型及受单边压力作用的无重力钝角楔体的滑移线场理论得到了桩—岩界面在滑移、剪切过程中剪切应力的计算方法。进一步,在引入孔壁法向应力增量弹—塑性计算方法和孔壁法向刚度折减的基础上提出了考虑法向刚度变化的桩—岩界面剪切应力计算方法。(5)基于实验所得桩端压缩区的发展过程及形态,采用Hoek-Brown强度准则及球形孔扩张理论对桩端承载机理进行理论研究,得到了桩端应力与球孔扩张极限压力的关系,提出了基于球孔扩张极限压力近似解答的嵌岩桩桩端极限承载力计算方法。(6)在运用颗粒流程序(PFC)重现模型实验的基础上,对桩侧和桩端岩石在模型桩位移增大过程中的细观损伤演化过程进行研究,得到了桩侧和桩端岩石颗粒的位移变化规律及微裂纹的主要产生模式。进一步,基于微裂纹统计得到了桩侧、桩端岩石的细观损伤—位移曲线及桩侧摩阻力、桩端阻力与岩石细观损伤速率的对应关系。(7)建立了多组不同粗糙尺度嵌岩桩的颗粒流数值模型,并通过数值计算对其承载及细观损伤特性进行了研究,得到了粗糙体尺度及倾角对模型桩承载特性及桩周岩石细观损伤的影响,并通过引入侧摩阻力、端阻力随位移变化的数据得到了不同粗糙尺度的桩侧摩阻力及端阻力与岩石细观损伤速率的对应关系。
魏群[10](2020)在《喷涂柔膜在锚杆支护中的作用机理研究》文中进行了进一步梳理巷道浅表易发生碎裂变形,围岩表面维护是支护体系中的重要环节。与现有金属网和厚层混凝土护表方式相比,喷涂柔膜在力学性能、变形能力、施工性能等方面具有其独特的优势。然而喷涂柔膜在煤矿巷道锚杆支护中应用较少,其支护作用机理研究尚存不足。本文综合运用理论分析、实验室实验、数值模拟、现场应用等方法,研究了典型喷涂柔膜材料的力学性能,揭示了其在锚杆支护体系下的作用和机制,进而开展了效果评价和分析,主要成果如下:(1)揭示了喷涂柔膜材料承载响应快、变形能力大、粘结强度高等力学特征。所测试的喷涂柔膜材料拉伸初期快速建立强度,决定了在岩体变形初期即可快速发挥力学作用;最大延伸率接近60%,适用于煤矿巷道的大变形条件;法向、切向粘结测试中均未发生膜内部或膜与岩石粘结界面的破坏,粘结性能好。(2)分析了喷涂柔膜提高表层岩体抗压强度、完整性的力学作用。通过数值模拟发现,施加喷涂柔膜后小尺度致密岩石和破碎岩体试样的侧限抗压强度有不同程度的提高;通过实验发现,喷涂柔膜后原煤基体的侧限压缩强度提高了25%。在压缩和拉伸实验中,试样基体发生破坏后喷涂柔膜未出现脱粘、剥离现象,保持与破碎岩体的良好粘结,体现了维持表层岩体完整性的作用。(3)揭示了喷涂柔膜抑制锚杆间岩体变形、防止块体垮落的护表作用。喷涂柔膜通过粘结,抑制了锚杆间“网兜”效应的出现。测试得到了喷涂柔膜的线性承载能力指标,所测材料理论上可实现752 kg松脱块体的自重,表明其具备防止顶板小块松脱岩石垮落的能力。(4)分析了喷涂柔膜抑制泥岩强度弱化,实现注浆壁面封闭的作用。基于低场核磁共振技术发现喷涂柔膜减弱了泥岩基体的吸湿,进而抑制了基体强度弱化。实验发现喷涂柔膜承受壁面内部压力时有三种破坏形式,最高封闭压力1.05MPa。通过与裂隙岩体注浆压力梯度模拟结果对比发现,喷涂柔膜具备注浆壁面封闭能力,具有改善注浆效果的潜在作用。(5)揭示了喷涂柔膜对锚杆支护的协同作用。通过对巷道锚杆支护数值模拟发现,施加喷涂柔膜后顶板表面及内部的下沉量得到抑制,顶板岩体内部y方向应力有所提高,顶板锚杆的最大轴力平均值明显降低,表明锚杆支护体系下喷膜提高了顶板岩体的完整性和自承载能力。(6)总结了喷涂柔膜在锚杆支护体系下的作用机制。锚杆发挥支护的主体作用。喷涂柔膜通过其特殊的力学性质,对所粘结的表层岩体具有增强作用,通过快速承载及时阻止锚杆间岩体的变形和块体的移动进而维持岩体的完整性;通过隔离密闭作用抑制岩体的弱化,具备防止金属支护构件锈蚀的潜力,同时具备注浆壁面封闭的能力。喷涂柔膜与锚杆的作用相互弥补,协同发挥围岩控制作用。(7)讨论了喷涂柔膜技术的工程特性,总结了喷涂柔膜的支护作用原理,对比分析了喷涂柔膜与喷射混凝土和网的支护性能和施工特点,提出了喷涂柔膜材料差异化开发方案,给出了施工工艺和装备原理的开发建议,分析了喷涂柔膜的应用限制,开展了喷涂柔膜的适用性评价。(8)开发了一种机械化浆体制备、喷涂工艺,实现了以井下压风作为动力、具备自行走能力的一体化施工装备,建立了装备的三维样机模型。开展了喷涂柔膜用于金属支护构件封闭和避难硐室壁面瓦斯封堵两个工程实践,验证了喷涂柔膜的密闭作用。论文共有图124幅,表30个,参考文献186篇。
二、Size Effect for Normal Strength Concrete in Uniaxial Tension(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Size Effect for Normal Strength Concrete in Uniaxial Tension(论文提纲范文)
(1)预加静载沥青混凝土动态力学性能试验与离散元模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 沥青混凝土动态力学特性研究现状 |
1.2.2 离散元模拟研究现状 |
1.2.3 预加静载效应研究现状 |
1.3 拟解决的关键问题及技术路线 |
1.3.1 拟解决的关键问题 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 预加静载沥青混凝土动态力学试验研究 |
2.1 试验目的及意义 |
2.2 沥青混凝土配合比设计 |
2.2.1 沥青混凝土的组成 |
2.2.2 配合比设计 |
2.3 试样制备 |
2.4 试验方案 |
2.4.1 试验条件 |
2.4.2 试验方案及步骤 |
2.5 试验结果分析 |
2.5.1 应力应变曲线分析 |
2.5.2 弹性模量分析 |
2.5.3 强度特征分析 |
2.5.4 动态应变特征分析 |
2.5.5 破坏特征分析 |
2.6 本章小结 |
3 基于神经网络的沥青混凝土细观参数标定方法 |
3.1 沥青混凝土细观颗粒模型建立 |
3.1.1 沥青混凝土细观模型 |
3.1.2 本构模型及微观参数确定 |
3.1.3 正交实验设计确定训练样本 |
3.2 沥青混凝土数值模型参数敏感性分析 |
3.2.1 弹性模量敏感性分析 |
3.2.2 刚度比敏感性分析 |
3.2.3 黏结强度敏感性分析 |
3.2.4 摩擦系数敏感性分析 |
3.3 神经网络智能识别细观参数 |
3.3.1 BP神经网络 |
3.3.2 GA-BP神经网络 |
3.3.3 网络可靠性验证 |
3.4 沥青混凝土细观参数反演 |
3.4.1 BAS寻优算法 |
3.4.2 网络反演能力验证 |
3.5 细观参数标定方法流程图 |
3.6 本章小结 |
4 沥青混凝土细观离散元模拟 |
4.1 前言 |
4.2 预加静载沥青混凝土破坏过程细观数值模拟 |
4.3 预加静载沥青混凝土破坏机理研究 |
4.3.1 不同预加静载对裂隙发育的影响 |
4.3.2 不同预加静载下颗粒间接触力分布 |
4.3.3 不同预加静载下沥青混凝土动力破坏模式 |
4.4 围压对试验结果的影响 |
4.4.1 不同围压下沥青混凝土破坏过程细观数值模拟 |
4.4.2 围压对裂纹数量的影响 |
4.4.3 围压对破坏形式的影响 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间的主要成果 |
(2)大震作用下防屈曲支撑附加力对RC子框架梁破坏模式的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 相关研究进展 |
1.2.1 防屈曲支撑研究概述及应用 |
1.2.2 防屈曲支撑受力性能研究现状 |
1.2.3 防屈曲支撑破坏模式研究现状 |
1.3 本文研究意义及内容 |
1.3.1 当前研究所存在的问题 |
1.3.2 本文研究必要性和内容 |
第2章 防屈曲支撑RC梁柱组合件受力状态分析 |
2.1 RC子框架受力状态分析 |
2.2 RC子框架梁塑性铰转移的理论分析 |
2.3 RC子框架梁破坏模式的理论分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 防屈曲支撑RC梁柱组合件有限元模型建立与验证 |
3.1 引言 |
3.2 梁柱组合件模型建立 |
3.2.1 边界条件 |
3.2.2 载荷设置与加载条件 |
3.2.3 本构关系 |
3.2.4 单元选取与网格划分 |
3.2.5 相互作用 |
3.3 梁柱组合件有限元模型的验证 |
3.3.1 传统栓钉连接试件TC的有限元模型验证 |
3.3.2 高强螺杆滑移连接试件SC-1 的有限元模型验证 |
3.3.3 预埋钢板件滑移连接试件SF-1 的有限元模型验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 RC子框架梁受力性能有限元模拟与参数分析 |
4.1 引言 |
4.2 锚筋连接方式锚筋直径对塑性铰转移的影响分析 |
4.2.1 模型参数设计 |
4.2.2 有限元模型计算结果与分析 |
4.3 螺杆连接方式螺杆预紧力对塑性铰转移的影响分析 |
4.3.1 模型参数设计 |
4.3.2 有限元模型计算结果与分析 |
4.4 栓钉连接方式栓钉直径对塑性铰转移的影响分析 |
4.4.1 模型参数设计 |
4.4.2 有限元模型计算结果与分析 |
4.5 预拉螺杆滑移连接方式增设塑性铰转移筋对塑性铰转移的影响分析 |
4.5.1 模型参数设计 |
4.5.2 有限元模型计算结果与分析 |
4.6 预埋钢板件滑移连接方式增设塑性铰转移筋对塑性铰转移的影响分析 |
4.6.1 模型参数设计 |
4.6.2 有限元模型计算结果与分析 |
4.7 RC子框架梁塑性铰外移机理 |
4.8 本章小结 |
第5章 RC子框架梁破坏模式有限元模拟与参数分析 |
5.1 引言 |
5.2 不同D区箍筋配箍率下子框架梁D区的抗剪分析 |
5.2.1 模型参数设计 |
5.2.2 有限元模型计算结果与分析 |
5.3 不同混凝土强度下子框架梁D区的抗剪分析 |
5.3.1 模型参数设计 |
5.3.2 有限元模型计算结果与分析 |
5.4 增设纵向分布钢筋子框架梁D区的抗剪分析 |
5.4.1 模型参数设计 |
5.4.2 有限元模型计算结果与分析 |
5.5 RC子框架梁D区破坏模式机理 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)隧道块状节理岩体破坏前兆规律及块体垮塌监测预警方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 岩体结构探查与块体识别方面 |
1.2.2 节理岩体结构破坏过程分析方面 |
1.2.3 隧道围岩破坏监测预警方法方面 |
1.2.4 存在的问题与研究趋势 |
1.3 本文主要研究内容与创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 “拉-压-剪”新型多功能岩石力学试验系统研发 |
2.1 节理岩体破裂的应力状态分析 |
2.2 岩桥破裂-岩块失稳灾变演化过程 |
2.3 “拉-压-剪”新型岩石力学试验系统 |
2.3.1 系统研制背景与设计思路 |
2.3.2 主体框架与新型试验装置 |
2.3.3 高精度液压伺服控制模块 |
2.3.4 数据实时采集与分析模块 |
2.3.5 试验机主要技术参数指标 |
2.4 试验系统可靠性验证分析 |
2.4.1 类岩石材料试样制备 |
2.4.2 试验过程与结果分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 不同应力状态非贯通节理岩体破坏行为分析 |
3.1 试验总体思路与监测方案设计 |
3.1.1 试验思路与节理岩样制备 |
3.1.2 声-光-热-力多参量监测方案 |
3.2 拉伸破坏行为与多参量信息演化特征 |
3.2.1 岩桥张拉破裂多参量监测分析 |
3.2.2 节理贯通度对抗拉强度影响规律 |
3.3 压剪破坏行为与多参量信息演化特征 |
3.3.1 岩桥压剪破裂多参量监测分析 |
3.3.2 节理贯通度对压剪强度影响规律 |
3.4 拉剪破坏行为与多参量信息演化特征 |
3.4.1 岩桥拉剪破裂多参量监测分析 |
3.4.2 节理贯通度对拉剪强度影响规律 |
3.5 本章小结 |
第四章 不同应力状态岩桥破断过程声发射演化特征分析 |
4.1 基于RFPA模拟的岩石破裂类型概述 |
4.2 不同破坏模式AE参数特征对比分析 |
4.2.1 计数与能量演化特征 |
4.2.2 幅值与b值演化特征 |
4.3 不同破坏模式AE波形特征对比分析 |
4.3.1 频谱分析与主频分布特征 |
4.3.2 主频信息熵值演化特征 |
4.4 基于RA-AF值的拉、剪裂纹识别方法 |
4.4.1 RA-AF值裂纹判别法 |
4.4.2 不同破坏模式裂纹演化分析 |
4.5 基于AE多参数的岩体安全状态综合判识 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于GMM-SVM裂纹自动识别的岩桥破断预警判据 |
5.1 机器学习方法概述 |
5.2 GMM-SVM模型介绍 |
5.2.1 高斯混合模型(GMM) |
5.2.2 支持向量机(SVM) |
5.2.3 GMM-SVM裂纹识别流程 |
5.3 基于RA-AF值的拉、剪裂纹自动识别 |
5.3.1 拉、剪裂纹自动识别方法 |
5.3.2 岩桥临近破断自动预警判据 |
5.4 基于RA-AF值的拉、剪、复合裂纹自动识别 |
5.4.1 裂纹直接三分类法 |
5.4.2 基于似然比的改进三分类法 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于固有振动频率监测的岩块失稳突变预警判据 |
6.1 隧道围岩块体振动模型 |
6.1.1 动力特征参数 |
6.1.2 块体失稳模式 |
6.1.3 块体振动模型 |
6.2 块体失稳物理模拟试验研究 |
6.2.1 试验总体思路与装置介绍 |
6.2.2 试验方案与试验过程介绍 |
6.2.3 块体失稳固有振动频率演化 |
6.2.4 块体滑动摩擦声发射参数演化 |
6.3 基于固有频率的块体突变失稳预警方法 |
6.3.1 突变基本理论 |
6.3.2 尖点突变模型 |
6.3.3 静荷载下块体失稳突变预警判据 |
6.3.4 动荷载下块体失稳突变预警判据 |
6.4 块体垮塌灾变“声-振”监测模式与预警流程 |
6.4.1 监测模式与预警流程设计 |
6.4.2 监测指标隧道应用可行性 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间参与的科研项目 |
攻读博士期间撰写的科技论文 |
攻读博士期间授权的发明专利 |
攻读博士期间获得的荣誉奖励 |
学位论文评阋及答辩情况表 |
(4)水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型及边坡稳定性研究(论文提纲范文)
作者简介 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水对岩石劣化研究 |
1.2.2 锚杆腐蚀耐久性研究 |
1.2.3 锚固节理剪切力学研究 |
1.2.4 边坡稳定性研究 |
1.2.5 存在主要问题 |
1.3 论文的研究内容、技术路线及创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 岩石和锚杆水致劣化试验 |
2.1 引言 |
2.2 岩石水致劣化试验 |
2.2.1 试验方案 |
2.2.2 岩石密度测量 |
2.2.3 单轴压缩试验 |
2.2.4 巴西劈裂试验 |
2.2.5 岩石剪切试验 |
2.2.6 岩石强度劣化规律分析 |
2.3 砂岩微观特征分析 |
2.3.1 砂岩矿物分析 |
2.3.2 SEM电镜扫描 |
2.4 锚杆腐蚀劣化试验 |
2.4.1 试验方案 |
2.4.2 试验结果分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 考虑水致劣化作用锚固节理剪切力学特性 |
3.1 概述 |
3.2 试验方案 |
3.2.1 试验原理 |
3.2.2 相似比 |
3.2.3 试验设备 |
3.3 锚固节理制作工艺 |
3.3.1 试样制备方法 |
3.3.2 节理面形貌参数量化 |
3.4 锚固参数对剪切特性的影响 |
3.4.1 锁定方式对锚固节理剪切特性影响 |
3.4.2 预应力对锚固节理剪切特性影响 |
3.4.3 节理粗糙度对锚固节理剪切特性影响 |
3.5 水致劣化作用下锚固节理剪切试验结果及分析 |
3.5.1 剪切荷载与剪切位移 |
3.5.2 锚杆轴力变化特征 |
3.5.3 锚杆变形特征 |
3.5.4 锚杆断裂截面受力分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型 |
4.1 概述 |
4.2 锚固节理剪切力学模型 |
4.2.1 基于剪切强度参数演化的锚固节理剪切荷载计算模型 |
4.2.2 锚杆剪力计算公式推导 |
4.2.3 锚杆轴力计算公式推导 |
4.2.4 破坏准则 |
4.3 水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型 |
4.3.1 锚杆和岩石强度参数劣化模型 |
4.3.2 节理面剪切损伤劣化模型 |
4.4 剪切力学模型验证 |
4.4.1 锚固节理剪切力学模型验证 |
4.4.2 考虑水致劣化作用锚固节理剪切力学模型验证 |
4.5 剪切力学模型探讨 |
4.5.1 力学模型优势与局限 |
4.5.2 锚杆导轨效应的探讨 |
4.6 本章小结 |
第五章 考虑锚杆剪切破坏模式的边坡时变稳定性分析 |
5.1 概述 |
5.2 锚杆各破坏模式抗力分析 |
5.2.1 锚杆锚固段注浆体与钢筋脱粘破坏模式 |
5.2.2 锚杆自由段拉伸破坏模式 |
5.2.3 锚杆在滑动面拉-剪破坏模式 |
5.3 基于可靠度方法的时变稳定性分析 |
5.3.1 锚固边坡安全系数公式修正 |
5.3.2 边坡系统可靠度模型建立 |
5.3.3 参数时变性分析 |
5.3.4 锚固边坡破坏概率分析结果 |
5.4 锚固边坡稳定性参数敏感性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 向家坝水电站坝址区左岸高边坡稳定性分析 |
6.1 坝址区工程地质概况 |
6.2 左岸边坡稳定性计算 |
6.2.1 FLAC~(3D)及Pile结构单元简介 |
6.2.2 边坡锚固工程支护参数 |
6.2.3 计算参数与计算工况确定 |
6.2.4 稳定性计算结果分析 |
6.3 左岸边坡可靠度分析 |
6.3.1 边坡滑动面确定 |
6.3.2 计算结果分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)深部隧洞施工开挖围岩—支护体系协同承载作用机理研究(论文提纲范文)
基金项目 |
变量注释表 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.2.1 协同作用的理论解析 |
1.2.2 协同作用的数值分析 |
1.2.3 协同作用的试验研究 |
1.2.4 存在问题及不足 |
1.3 研究内容、创新点及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
1.3.3 技术路线 |
第二章 深部围岩力学特性与非线性强度模型研究 |
2.1 前言 |
2.2 室内物理力学试验 |
2.2.1 现场取样 |
2.2.2 试样制备 |
2.2.3 试验方法 |
2.3 物理力学试验结果分析 |
2.3.1 应力-应变曲线分析 |
2.3.2 变形特性分析 |
2.3.3 强度特性分析 |
2.3.4 破坏模式分析 |
2.4 深部围岩非线性强度模型 |
2.4.1 非线性强度模型的建立 |
2.4.2 模型程序的开发 |
2.4.3 模型程序的验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同作用力学模型 |
3.1 前言 |
3.2 岩石-混凝土界面力学试验 |
3.2.1 界面粗糙度的分形描述 |
3.2.2 界面法向力学试验 |
3.2.3 界面切向力学试验 |
3.3 岩石-混凝土界面非线性接触模型 |
3.3.1 法向非线性接触模型 |
3.3.2 切向非线性接触模型 |
3.3.3 两种围岩-混凝土界面接触模型的差异性 |
3.4 围岩-支护体系协同承载作用力学模型 |
3.4.1 协同承载作用力学模型的建立 |
3.4.2 协同承载作用力学模型的求解 |
3.4.3 算例分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同作用数值分析 |
4.1 前言 |
4.2 围岩-支护体系协同承载作用数值计算方法 |
4.2.1 接触面约束条件 |
4.2.2 接触问题的有限元方程 |
4.2.3 围岩-衬砌界面接触模型程序开发 |
4.3 香炉山隧洞施工开挖数值计算 |
4.3.1 工程概况 |
4.3.2 计算条件 |
4.3.3 计算结果分析 |
4.3.4 围岩-支护体系协同承载分析 |
4.4 协同承载作用的多因素影响性分析 |
4.4.1 围岩-衬砌界面粗糙度的影响 |
4.4.2 隧洞埋深的影响 |
4.4.3 侧压力系数的影响 |
4.4.4 支护时机的影响 |
4.4.5 支护刚度的影响 |
4.4.6 多因素敏感性排序 |
4.5 本章小结 |
第五章 深部隧洞施工开挖围岩-支护协同作用物理模型试验 |
5.1 前言 |
5.2 模型试验相似条件 |
5.3 模型试验相似材料研制 |
5.3.1 围岩相似材料研制 |
5.3.2 衬砌相似材料研制 |
5.3.3 锚杆相似材料研制 |
5.3.4 砂浆相似材料研制 |
5.4 真三维地质力学模型试验 |
5.4.1 模型试验系统 |
5.4.2 模型试验方案设计 |
5.4.3 模型制作 |
5.4.4 模型开挖与支护 |
5.5 模型试验结果分析 |
5.5.1 围岩位移场和应力场变化规律 |
5.5.2 围岩-衬砌接触压力变化规律 |
5.5.3 锚杆轴力变化规律 |
5.5.4 围岩和支护结构分担荷载比例 |
5.5.5 围岩-支护协同承载作用机理分析 |
5.6 模型试验结果与数值模拟对比分析 |
5.6.1 围岩位移对比分析 |
5.6.2 围岩应力对比分析 |
5.6.3 接触压力对比分析 |
5.6.4 锚杆轴力对比分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
博士期间取得的科研成果 |
博士期间参与的科研项目 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(6)高延性纤维增强水泥基复合材料本构模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 ECC本构模型研究现状 |
1.3 本文的研究工作 |
2 双轴受压状态下的ECC本构模型 |
2.1 引言 |
2.2 双轴受压状态下的ECC本构模型 |
2.3 数值实现方法 |
2.4 模型验证 |
2.5 本章小结 |
3 单轴受拉状态下的ECC本构模型 |
3.1 引言 |
3.2 单轴受拉状态下的ECC本构模型 |
3.3 数值实现方法 |
3.4 模型验证 |
3.5 本章小结 |
4 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
在学期间发表论文清单 |
致谢 |
(7)多维SHPB实验装置及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 多维SHPB中的应力波理论 |
2.1 应力波在斜截面杆中的传播 |
2.1.1 应力波在对称斜截面杆中的传播 |
2.1.2 应力波在非对称斜截面杆中的传播 |
2.2 传统一维SHPB理论 |
2.3 复杂冲击载荷作用下的应力波理论 |
2.3.1 三维复杂冲击载荷作用下的应力波理论 |
2.3.2 二维复杂冲击载荷作用下的应力波理论 |
2.4 本章小结 |
第三章 三维SHPB实验系统研究 |
3.1 SHPB-3D的动力加载系统设计 |
3.1.1 高压气室在不同壁厚下的应力分布计算 |
3.1.2 高压气室压力-速度计算 |
3.1.3 实测结果分析 |
3.2 SHPB-3D的入射波同步性和正交性研究 |
3.2.1 SHPB-3D的同步性设计 |
3.2.2 SHPB-3D的正交性设计 |
3.3 SHPB-3D的转向头性能分析 |
3.4 关于三维弯曲入射杆的理论探讨 |
3.4.1 弯曲杆承载力分析 |
3.4.2 应力波在弯曲杆中的传播分析 |
3.4.3 小结 |
3.5 三维霍普金森实验系统(SHPB-3D) |
3.5.1 三维霍普金森实验系统整体性能 |
3.5.2 SHPB-3D的一维和三维应用的对比试验 |
第四章 锲形二波杆的设计与实验分析 |
4.1 锲形二波杆的设计 |
4.1.1 应力波同步性分析 |
4.1.2 锲形二波杆力学理论试验验证 |
4.1.3 锲形界面角度的影响 |
4.1.4 小结 |
4.2 应力波在锲形二波杆中传播的试验分析 |
4.2.1 200mm撞击杆 |
4.2.2 150mm撞击杆 |
4.2.3 100mm撞击杆 |
4.2.4 剪切应力波和纵向应力波在压杆中的传播波度 |
4.2.5 应变片在透射杆表面的粘贴位置对试验数据的影响 |
4.2.6 剪切应力波对锲形二波杆中反射波信号的影响 |
4.2.7 消除剪切应力波的试验研究 |
4.2.8 小结 |
第五章 多维SHPB实验装置的设计 |
5.1 实验装置的总体方案 |
5.2 冲击加载试验平台机械系统 |
5.2.1 支护装置 |
5.2.2 发射装置 |
5.2.3 支架系统 |
5.2.4 试验数据测量系统 |
5.3 多维SHPB实验装置 |
5.4 本章小结 |
第六章 榉木材料的动态力学性能及其破坏机理研究 |
6.1 一维动态力学试验研究背景 |
6.2 试样材料准备 |
6.3 静态压缩试验设备 |
6.4 动态压缩试验设备 |
6.5 静态压缩试验结果分析 |
6.6 SHPB压缩试验结果分析 |
6.7 应变率敏感性分析 |
6.8 试件破坏机理分析 |
6.9 本章小结 |
第七章 多维SHPB实验装置的应用 |
7.1 实验装置可行性分析 |
7.2 一维冲击侧向围压实验装置应用 |
7.2.1 一维冲击侧向围压实验装置有效性研究 |
7.2.2 榉木试件在纵向冲击和径向围压下的动态力学试验研究 |
7.2.3 榉木试件在径向冲击和切向围压下的动态力学试验研究 |
7.2.4 榉木试件在切向冲击和径向围压下的动态力学试验研究 |
7.3 二维冲击加载实验装置的应用 |
7.3.1 二维冲击加载实验装置的有效性研究 |
7.3.2 榉木试件的径向和切向方向在双轴冲击加载下的动态力学试验研究 |
7.3.3 榉木试件的纵向和径向方向在双轴冲击加载下的动态力学试验研究 |
7.3.4 榉木试件的纵向和切向方向在双轴冲击加载下的动态力学试验研究 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 研究展望 |
参考文献 |
附录 A 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)基于破坏卸载能量平衡关系的混凝土强度预测研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究进展 |
1.3 本文研究内容 |
2 基于能量平衡的一个理论断裂关系 |
2.1 理论模型 |
2.2 体积能与剪切能 |
2.3 断裂发生的临界条件 |
2.4 断裂位向的确定 |
2.5 破坏发生的能量平衡关系 |
2.6 本章小结 |
3 混凝土平面载荷破坏强度关系 |
3.1 平面应力下的强度描述 |
3.2 平面载荷下参数k的近似 |
3.3 名义破坏强度 |
3.4 分析与讨论 |
3.5 本章小结 |
4 混凝土侧限压缩强度的能量平衡分析 |
4.1 能量平衡模型 |
4.2 参数k的模型化描述 |
4.3 破坏强度及其试验验证 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(9)软岩嵌岩桩桩-岩界面力学行为及损伤演化过程研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.2 课题研究进展综述 |
1.2.1 桩—岩界面滑移、剪切机理及桩侧摩阻力计算方法研究 |
1.2.2 桩端承载机理及端阻力经验计算方法 |
1.2.3 现有研究存在的问题 |
1.3 主要研究内容及创新点 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 主要创新点 |
第二章 基于X-ray CT的软岩嵌岩桩模型实验研究 |
2.1 CT扫描及成像的基本原理及其在岩土工程中的应用 |
2.1.1 CT扫描及成像的基本原理 |
2.1.2 CT技术的发展及在岩土工程中的应用 |
2.2 实验设计基本思路 |
2.3 试验装置设计及加工 |
2.3.1 试验装置主体框架 |
2.3.2 扫描试样模具 |
2.3.3 模型桩定位底盖 |
2.3.4 定位底盖拆除夹具 |
2.4 不同粗糙度的模型桩设计 |
2.5 试样制备 |
2.5.1 人工合成砂岩配比 |
2.5.2 扫描试样及岩石强度参数试验试样制备 |
2.5.3 试样养护 |
2.5.4 拆除定位底盖及脱模 |
2.6 实验方案 |
2.6.1 人工合成砂岩强度参数试验 |
2.6.2 基于X-ray CT的模型桩加载及扫描实验 |
2.7 试验及结果 |
2.7.1 人工合成砂岩强度参数试验及结果 |
2.7.2 模型桩加载及扫描实验结果 |
2.8 本章小结 |
第三章 桩—岩界面相互作用机理及破坏过程研究 |
3.1 数字图像处理的部分基本概念及简要原理 |
3.2 数字图像处理程序Avizo |
3.3 CT图像处理 |
3.3.1 图像预处理 |
3.3.2 灰度阀值确定及图像分割 |
3.3.3 图像处理简要命令流程 |
3.4 扫描试样桩—岩界面滑移、剪切过程及机理 |
3.4.1 扫描试样#1 |
3.4.2 扫描试样#2 |
3.4.3 扫描试样#3 |
3.4.4 桩—岩界面滑移和剪切过程及机理简要总结 |
3.5 桩端压缩区的发展过程及形态 |
3.5.1 扫描试样#1 |
3.5.2 扫描试样#2 |
3.5.3 扫描试样#3 |
3.5.4 桩端压缩区的发展过程及形态简要总结 |
3.6 柱形孔扩张导致的桩周岩石径向裂缝发展过程 |
3.6.1 扫描试样#1 |
3.6.2 扫描试样#2 |
3.6.3 扫描试样#3 |
3.6.4 柱形孔扩张导致的桩周岩石径向裂缝发展过程简要总结 |
3.7 本章小节 |
第四章 软岩嵌岩桩桩—岩界面力学行为理论研究 |
4.1 孔壁法向应力增量弹—塑性分析 |
4.1.1 基本问题描述及力学模型 |
4.1.2 Hoek–Brown强度准则 |
4.1.3 弹性解答(p≤ p_y) |
p_y)'>4.1.4 弹—塑性解答(p> p_y) |
4.1.5 孔壁法向应力增量算例验证和参数敏感性分析 |
4.2 柱孔扩张过程中孔壁应力路径及桩周岩石径向裂缝的发展过程 |
4.3 考虑孔壁法向刚度变化的桩—岩界面滑移剪切机理 |
4.3.1 桩—岩界面滑移剪切机理及剪切应力计算方法 |
4.3.2 考虑弹—塑性法向刚度的桩—岩界面剪切应力计算方法 |
4.3.3 考虑法向刚度折减的桩—岩界面剪切应力计算方法 |
4.4 基于球孔扩张理论及Hoek-Brown准则的桩端承载机理 |
4.4.1 基于球孔扩张理论的桩端应力q_b |
4.4.2 桩端极限承载力计算方法 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于颗粒流的软岩嵌岩桩—岩界面损伤演化及承载特性研究 |
5.1 颗粒流方法简介 |
5.1.1 PFC的基本假设 |
5.1.2 基本计算原理 |
5.1.3 基本理论及黏结模型 |
5.2 细观参数标定 |
5.2.1 基本思路及方法 |
5.2.2 人工合成砂岩单轴试验数值模拟 |
5.2.3 细观参数标定结果 |
5.3 基于模型实验的桩—岩界面细观损伤演化过程 |
5.3.1 模型实验#1—#3 试样的数值建模 |
5.3.2 数值模拟与模型实验结果对比 |
5.3.3 基于颗粒尺度的桩—岩界面细观损伤演化过程 |
5.3.4 基于微裂纹统计的桩周岩石细观损伤—位移分析 |
5.3.5 基于岩石细观损伤的侧摩阻力—位移和端阻力—位移曲线 |
5.4 不同粗糙尺度嵌岩桩承载及细观损伤特性研究 |
5.4.1 不同粗糙尺度嵌岩桩数值模型建立 |
5.4.2 不同粗糙尺度嵌岩桩承载及细观损伤特性 |
5.4.3 基于岩石细观损伤的桩侧摩阻力—位移和端阻力—位移曲线 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 进一步工作方向 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(10)喷涂柔膜在锚杆支护中的作用机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 当前研究存在的问题 |
1.4 研究内容与方法 |
2 典型喷膜材料的力学行为特征 |
2.1 材料的选择 |
2.2 拉伸力学行为特征 |
2.3 粘结测试 |
2.4 本章小结 |
3 喷膜对表层岩体的力学作用及原理 |
3.1 喷膜对完整岩样的作用效果 |
3.2 喷膜对松散岩样的作用效果 |
3.3 喷涂岩样抗压实验研究 |
3.4 喷涂岩样拉伸实验研究 |
3.5 本章小结 |
4 喷膜的隔离密闭作用及破坏机制 |
4.1 喷膜对泥岩的密闭作用研究 |
4.2 喷涂柔膜的壁面承压破坏机制 |
4.3 喷涂柔膜注浆壁面封闭的可行性验证 |
4.4 本章小结 |
5 喷膜与锚杆的协同作用效果与机制 |
5.1 喷涂柔膜护表的力学作用 |
5.2 喷膜的块体承载特性 |
5.3 锚杆支护体系下喷膜的护表效果 |
5.4 喷涂柔膜与锚杆的协同支护作用原理 |
5.5 本章小结 |
6 喷涂柔膜技术的评价及应用 |
6.1 喷涂柔膜的工程特性 |
6.2 喷膜与现有表面支护的比较 |
6.3 面向煤矿巷道的喷膜材料开发建议 |
6.4 施工工艺评价及装备开发 |
6.5 喷膜的适用性建议 |
6.6 喷涂柔膜技术的现场实践 |
6.7 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 存在的问题及展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、Size Effect for Normal Strength Concrete in Uniaxial Tension(论文参考文献)
- [1]预加静载沥青混凝土动态力学性能试验与离散元模拟[D]. 张凯. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]大震作用下防屈曲支撑附加力对RC子框架梁破坏模式的影响研究[D]. 赵铖. 太原理工大学, 2021
- [3]隧道块状节理岩体破坏前兆规律及块体垮塌监测预警方法[D]. 胡杰. 山东大学, 2021(10)
- [4]水致劣化作用下锚固节理剪切力学模型及边坡稳定性研究[D]. 郑罗斌. 中国地质大学, 2021(02)
- [5]深部隧洞施工开挖围岩—支护体系协同承载作用机理研究[D]. 任明洋. 山东大学, 2020
- [6]高延性纤维增强水泥基复合材料本构模型研究[D]. 陈善富. 暨南大学, 2020(03)
- [7]多维SHPB实验装置及其应用研究[D]. 庞书孟. 广州大学, 2020(01)
- [8]基于破坏卸载能量平衡关系的混凝土强度预测研究[D]. 杜景峰. 华北科技学院, 2020(03)
- [9]软岩嵌岩桩桩-岩界面力学行为及损伤演化过程研究[D]. 徐江. 东南大学, 2020
- [10]喷涂柔膜在锚杆支护中的作用机理研究[D]. 魏群. 中国矿业大学, 2020