钢桥面板纵肋双面焊构造疲劳裂纹扩展特性研究 被引量：30

1

作者 张清华 郭亚文 +2 位作者 李俊 袁道云 卜一之 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期49-56,110,共9页

正交异性钢桥面板纵肋构造细节疲劳危害严重,修复困难,传统单面焊构造疲劳抗力不足是导致该部位疲劳开裂频发的主要原因。采用双面焊构造可望显著提高该构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是该类构造细节疲劳抗力的关键影响因素。以双... 正交异性钢桥面板纵肋构造细节疲劳危害严重,修复困难,传统单面焊构造疲劳抗力不足是导致该部位疲劳开裂频发的主要原因。采用双面焊构造可望显著提高该构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是该类构造细节疲劳抗力的关键影响因素。以双面焊构造为研究对象,基于线弹性断裂力学理论,建立多裂纹扩展模拟方法,通过多裂纹扩展试验验证该方法的可行性;在此基础上,对焊根处存在单一和多个初始缺陷条件下构造细节疲劳裂纹扩展特性进行研究。结果表明:外侧焊根单裂纹、内侧焊根单裂纹与焊根多裂纹扩展模式均为Ⅰ型开裂主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹扩展模式;多裂纹扩展特性并不显著,多裂纹在扩展初期由于临近裂纹等效应力强度因子幅值的迅速降低而转变为单一裂纹,此后其扩展规律与外侧焊根单裂纹扩展规律基本一致;3种裂纹在扩展初期裂纹形状比变化规律存在差异,但随着扩展深度的增加,等效应力强度因子幅值下降段变化规律基本一致,裂纹扩展达到一定深度后均呈扁平状且随扩展深度增加扁平状趋势更加显著;外侧焊根处的单一缺陷是控制钢桥面板纵肋双面焊构造疲劳抗力的主要缺陷,制造时应采取有效措施避免这类缺陷。 展开更多

关键词 桥梁工程 正交异性钢桥面板 双面焊构造 疲劳性能 断裂力学 裂纹扩展特性

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不同围压不同损伤程度红砂岩渗流特性试验研究 被引量：21

2

作者 张培森 侯季群 +1 位作者 赵成业 李腾辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2405-2415,共11页

为研究不同围压不同损伤程度红砂岩渗流特性,采用Rock Top多场耦合试验仪,进行不同围压条件下红砂岩水-力耦合试验研究。研究结果表明:(1)随围压等梯度增大,破坏形式由单一主控裂纹型劈裂破坏向多裂纹堆叠形成的树枝型破坏转变,且高围... 为研究不同围压不同损伤程度红砂岩渗流特性,采用Rock Top多场耦合试验仪,进行不同围压条件下红砂岩水-力耦合试验研究。研究结果表明:(1)随围压等梯度增大,破坏形式由单一主控裂纹型劈裂破坏向多裂纹堆叠形成的树枝型破坏转变,且高围压状态下破裂面附近呈粉末状。(2)应力差水平相同时,渗透率随围压增大而减小,围压对渗流抑制作用显著;随应力差等梯度上升,围压增大导致岩石渗透率变化幅度减小;随围压等梯度增大,岩样的起裂应力及损伤应力均逐渐增大但变化幅度逐渐减小。(3)通过稳态法及瞬态法发现在不同围压条件下的渗透率在岩石峰前均经历缓慢下降-近似平稳-缓慢增加-快速增长4个阶段,与全应力-应变曲线相对应。基于试验结果,推导出岩石损伤指标与渗透率的关系式,揭示了渗透率随岩石损伤指标变化的演化规律。 展开更多

关键词 岩石力学 水力耦合 不同损伤 裂隙扩展 渗透特性 低渗

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初始裂隙倾角对岩石损伤断裂特征的影响研究 被引量：13

3

作者 王国艳 于广明 +1 位作者 高丽燕 李刚 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第6期100-104,共5页

为了探求初始裂隙倾角对岩石损伤裂断特征的影响,采用岩石破裂过程的RFPA数值分析系统,对单轴压缩作用下的不同裂隙倾角的单裂隙试件破坏过程进行数值模拟。根据获得的不同加载步的岩石内部应力图像,分析初始裂隙倾角对岩石裂隙扩展方... 为了探求初始裂隙倾角对岩石损伤裂断特征的影响,采用岩石破裂过程的RFPA数值分析系统,对单轴压缩作用下的不同裂隙倾角的单裂隙试件破坏过程进行数值模拟。根据获得的不同加载步的岩石内部应力图像,分析初始裂隙倾角对岩石裂隙扩展方向及试件断裂方向的影响,获得了岩石内部应力再分布规律,结合声发射累积事故数随加载步的变化,将岩石内部应力分为损伤产生并稳定扩展阶段、损伤快速扩展并连通阶段和岩石破坏阶段。研究结果表明:在损伤产生并稳定扩展阶段,岩石内部的应力最大值随加载步的增加基本按线性增加,且初始裂隙倾角为45°时最大主应力和最大剪应力的最大值增长最快,初始裂隙倾角为15°时最小主应力的最大值增长最快。 展开更多

关键词 裂隙倾角 裂隙扩展 应力分布 单轴压缩 断裂特征

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钢桥面板与纵肋焊缝疲劳评估及裂纹扩展研究 被引量：12

4

作者 黄云 张清华 +2 位作者 余佳 郭亚文 卜一之 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期260-268,共9页

为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型... 为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型试验和理论研究.综合运用疲劳试验与断裂力学数值模拟研究起始于焊根位置裂纹的疲劳寿命评估问题,探明了疲劳裂纹的扩展特性.研究结果表明:基于常幅疲劳加载的寿命预测结果与试验实测值间的相对误差小于10%,且预测结果偏于安全;裂纹扩展路径及裂纹面空间形态等扩展特性与疲劳试验相吻合;裂纹扩展模拟方法、扩展角计算准则、材料特性和初始裂纹深度是疲劳寿命预测的关键影响因素;起始于焊根的疲劳裂纹属于Ⅰ型主导的复合型裂纹,疲劳寿命评估应考虑Ⅱ型与Ⅲ型裂纹的影响;裂纹面呈现出典型的空间曲面特征,其深度与长度之比介于0.20～0.63之间,最大扩展角为12.7°;疲劳寿命评估结果对于初始裂纹深度取值较为敏感,应结合工程实际确定合理取值. 展开更多

关键词 正交异性钢桥面板 纵肋顶板焊缝 疲劳寿命评估 裂纹扩展特性 疲劳试验 断裂力学 应力强度因子

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循环载荷下含水砂岩裂纹演化与损伤特征试验研究 被引量：10

5

作者 杨科 张寨男 +3 位作者 池小楼 吕鑫 魏祯 刘文杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1791-1802,共12页

基于矿井地下水库岩体频繁受到矿震、采动应力等循环荷载扰动这一工程背景,在实验室条件下开展了不同含水率砂岩单轴及循环加卸载试验,采用数字散斑技术,揭示了不同含水率砂岩裂纹扩展及破坏规律,基于电镜扫描微观分析,获得了循环载荷... 基于矿井地下水库岩体频繁受到矿震、采动应力等循环荷载扰动这一工程背景,在实验室条件下开展了不同含水率砂岩单轴及循环加卸载试验,采用数字散斑技术,揭示了不同含水率砂岩裂纹扩展及破坏规律,基于电镜扫描微观分析,获得了循环载荷下不同含水砂岩微观劣化机制。试验结果表明:单轴及循环加卸载条件下,随着含水率增大,砂岩峰值强度均逐渐降低。干燥砂岩峰值轴向应变经历初始变形、等速变形、加速变形和失稳破坏4个阶段,含水砂岩经历初始变形、等速变形和失稳破坏3个阶段;随着含水率的增大,对应阶段内峰值轴向应变逐渐减小。通过变形率分析法验证发现,水对砂岩的变形记忆特性并无影响。单轴循环加卸载条件下,砂岩的破坏模式由干燥时的张拉-劈裂破坏逐渐向拉-剪混合破坏过渡,至饱和状态时呈现单一的剪切破坏。电镜扫描结果表明,随含水率增大,破裂结构面逐渐由光滑结构、浑圆状结构、片状结构向完全破碎结构过渡。随着含水率增大,绝对损伤参数不断增大,从侧面反映水岩耦合损伤的正相关性;累计损伤参数累积速率更快,同一循环周次下,累计损伤参数也更大。 展开更多

关键词 单轴循环加卸载 含水砂岩 数字散斑 裂纹扩展 损伤特征

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岩石受载破坏裂纹扩展带电特性 被引量：11

6

作者 宋晓艳 李忠辉 王恩元 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1941-1945,共5页

为了研究岩石破裂过程电位分布特征及其产生机理,利用预制裂纹岩石试样实验测试了裂纹扩展途径的电位信号变化规律及裂纹两侧电位分布特征。结果表明,扩展裂纹的尖端和新形成的裂纹壁面是产生自由电荷的主要位置,在裂纹扩展路径上距离... 为了研究岩石破裂过程电位分布特征及其产生机理,利用预制裂纹岩石试样实验测试了裂纹扩展途径的电位信号变化规律及裂纹两侧电位分布特征。结果表明,扩展裂纹的尖端和新形成的裂纹壁面是产生自由电荷的主要位置,在裂纹扩展路径上距离裂纹尖端近处产生的电位信号强度较高,距离远处产生的电位强度较低,裂纹扩展产生的最大电场强度为0.42 V/m;在裂纹扩展过程中裂纹两侧产生的电位信号极性呈正负对应变化,表明裂纹两侧产生的自由电荷性质相反,并交替变化;在裂纹扩展中新生裂纹两侧壁面电荷分离是自由电荷及电位的主导产生机制。裂纹壁面电荷的正负交替及裂纹扩展中两侧壁张翕运动引起的电场变化是煤岩产生电磁辐射的原因。 展开更多

关键词 岩石 破坏 裂纹扩展 电位 带电特征

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基于巴西劈裂实验的层状页岩断裂特征试验研究 被引量：9

7

作者 王辉 李勇 +3 位作者 曹树刚 潘瑞凯 朱健尚 杨红运 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期604-612,共9页

为揭示层状页岩巴西圆盘试件破坏强度与裂纹特征关系的机理,对圆盘试件进行劈裂试验。利用高速照相机和声发射监测装置分析了试件的破断特征及声发射特征,探讨了试件的破断机理以及破断强度的影响因素。研究表明:1)圆盘试件的裂纹起裂... 为揭示层状页岩巴西圆盘试件破坏强度与裂纹特征关系的机理,对圆盘试件进行劈裂试验。利用高速照相机和声发射监测装置分析了试件的破断特征及声发射特征,探讨了试件的破断机理以及破断强度的影响因素。研究表明:1)圆盘试件的裂纹起裂点通常位于试件的中部或加载端处,当层理角度较小时,试件裂纹垂直于或斜交于层理面扩展,随层理角度逐渐增大,裂纹逐渐沿层理方向扩展;2)层理方向会影响试件应力场的分布,当层理角度为0°和90°时,试件中部会产生较大的水平拉应力,试件容易产生拉伸破坏,当层理角度为45°时,试件中部会产生较大的剪应力,试件容易产生剪切破坏;3)由于裂纹表面能密度的差异性,试件的破坏强度分别与总裂纹长度和相对层理裂纹长度成正相关和负相关关系;4)试件的声发射特征与其破断模式密切相关,当试件产生张拉破断时,声发射计数表现为单峰陡增特征,当试件产生剪切+张拉复合破断时,声发射计数表现为多段增长特征。 展开更多

关键词 层状页岩 巴西劈裂 裂纹扩展特征 破坏模式 能量理论

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基于颗粒离散元的碳纤维混凝土盾构管片变形及裂纹扩展特性研究

8

作者 赵立财 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第8期166-173,共8页

[目的]南京地铁7号线晓庄站—万寿站区间盾构隧道处于岩层破碎、地下水发育处,该区间地质条件极其复杂,对预制管片抗裂和抗压强度要求较高,而普通混凝土管片无法满足结构抗裂要求,因此提出在混凝土中掺入碳纤维,并对碳纤维混凝土盾构管... [目的]南京地铁7号线晓庄站—万寿站区间盾构隧道处于岩层破碎、地下水发育处,该区间地质条件极其复杂,对预制管片抗裂和抗压强度要求较高,而普通混凝土管片无法满足结构抗裂要求,因此提出在混凝土中掺入碳纤维,并对碳纤维混凝土盾构管片变形及裂纹扩展特性进行深入研究。[方法]基于颗粒离散元理论,通过单轴DEM(离散元方法)试验的应力-应变曲线确定混凝土材料平行黏结接触模型的细观强度参数,建立碳纤维混凝土管片抗弯强度试验数值模型,对碳纤维混凝土管片的强度、破坏特征、裂纹扩展模式及变形等进行了分析。[结果及结论]抗弯强度试验数值模拟结果表明:在不同加载工况下,碳纤维对混凝土管片强度的提高作用有限,但碳纤维结构具有较大抗拉强度,显著提高了管片的抗变形和抗断裂能力;掺入碳纤维的混凝土管片在加载过程中,其底部先产生1条竖向张拉裂纹,随着加载的继续,底部产生3条竖向张拉裂纹且未出现压溃现象。当加载达到混凝土极限压应力时,管片出现了压缩裂纹;随着压缩裂纹与张拉裂纹贯穿,此时管片将会达到极限强度破坏状态。在加载过程中,碳纤维混凝土管片中存在变形最小区域,随着加载的持续,其变形最小区域从管片接头端部逐渐向压头位置转移。由此可见,碳纤维混凝土管片能够满足岩层破碎和地下水发育区间隧道的安全性和稳定性要求。 展开更多

关键词 城市轨道交通 盾构管片 碳纤维混凝土 变形特性 裂纹扩展特性 颗粒离散元

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煤岩层分段水力压裂裂缝扩展与应力演化特征实验研究

9

作者 马兴莹 成小雨 程成 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第9期47-53,共7页

随着我国煤层开采深度不断增加,由于煤层低渗透性导致的瓦斯抽采效率问题愈发严重,常规的瓦斯抽采措施已经不能满足现状。结合煤层瓦斯地质赋存条件和定向钻进技术特点,开展了分段水力压裂煤层增透技术,可有效解决上述问题,其关键在于... 随着我国煤层开采深度不断增加,由于煤层低渗透性导致的瓦斯抽采效率问题愈发严重,常规的瓦斯抽采措施已经不能满足现状。结合煤层瓦斯地质赋存条件和定向钻进技术特点,开展了分段水力压裂煤层增透技术,可有效解决上述问题,其关键在于水力压裂在岩层中所产生的新生裂缝能否顺利进入煤层并提供瓦斯抽采通道。该研究以沁水煤田某矿煤层顶板特征为背景,开展了地应力差、煤岩界面和泵注排量条件下的分段水力压裂实验,分析了分段水力压裂过程中试样生成裂缝发育规律及应力变化规律。研究结果表明:分段水力压裂过程中,第二段压裂效果受到第一段压裂所产生的裂缝影响,且泵注排量的增加会显著提高新生裂缝的发育扩展及连通度,有效改善了煤层透气性;整个压裂过程中应力变化曲线可以分为Ⅰ憋压阶段、Ⅱ裂缝扩展阶段、Ⅲ应力恢复阶段,其煤岩界面强度越高,越有利于岩层中新生裂缝扩展到煤层中。研究揭示了在地应力、煤岩界面和泵注排量影响下分段水力压裂过程中诱导应力的作用规律和裂缝扩展机制,实验结果对分段水力压裂煤岩层增透机理及其施工工艺参数设计具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 瓦斯灾害防治 分段水力压裂 裂缝扩展 应力特性 煤层渗透性

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含孔洞-双裂隙红砂岩宏细观损伤特征数值试验研究 被引量：2

10

作者 黄冬梅 朱盈盈 +2 位作者 乔书昱 邢大千 王新照 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期32-42,共11页

为研究含孔洞-裂隙缺陷岩石损伤的宏细观特征,利用颗粒流程序PFC 2D,对不同裂隙倾角、裂隙开度的红砂岩试样进行了单轴压缩数值试验,分析了不同类型缺陷试样的峰值强度、弹性模量、声发射特征、裂纹扩展特征随裂隙倾角及裂隙开度的变化... 为研究含孔洞-裂隙缺陷岩石损伤的宏细观特征,利用颗粒流程序PFC 2D,对不同裂隙倾角、裂隙开度的红砂岩试样进行了单轴压缩数值试验,分析了不同类型缺陷试样的峰值强度、弹性模量、声发射特征、裂纹扩展特征随裂隙倾角及裂隙开度的变化情况。试验结果表明:砂岩的峰值强度和弹性模量与裂隙倾角间具有正相关关系,而裂隙开度的增加对试样峰值强度和弹性模量影响较小;随着裂隙倾角的增大,声发射累计振铃计数呈现前期缓慢减少、后期迅速增大的变化趋势;随着裂隙开度的增大,声发射累计振铃计数呈现先减小后增加再减小的变化趋势;随着裂隙倾角的增加剪切裂纹数量逐渐增加至与拉伸裂纹相近,破裂模式也由拉伸破坏变为拉剪混合破坏;不同开度砂岩破裂模式均为拉伸破坏;当裂隙倾角水平或垂直时,仅有一条裂隙参与主裂纹的形成;当裂隙倾角非水平或非垂直时,两裂隙之间产生崩落区,且均参与主裂纹的形成;随着裂隙开度的增大砂岩试样的破碎程度逐渐增大,除裂隙开度为1 mm时因开度太小导致裂隙闭合未形成崩落区外,其余试样均产生崩落区,且崩落区范围逐渐增大,4种开度砂岩裂隙均参与主裂纹的形成。 展开更多

关键词 颗粒流模拟 红砂岩 孔洞裂隙 裂纹扩展 损伤特征

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水耦合爆破破岩的数值模拟研究

11

作者 夏维学 李桐 +2 位作者 郑祥 蒋宏杰 陈明 《水电与新能源》 2024年第4期6-10,共5页

水耦合爆破因其节能、高效等优势在工程爆破中具有广阔的应用前景。利用数值模拟水耦合爆破破岩过程及最终破坏特征,与空气耦合爆破对比表明,水介质加快了岩体裂纹扩展速度,提高了岩体的破碎程度与范围;岩体中的初始裂纹与爆源交叉时,... 水耦合爆破因其节能、高效等优势在工程爆破中具有广阔的应用前景。利用数值模拟水耦合爆破破岩过程及最终破坏特征,与空气耦合爆破对比表明,水介质加快了岩体裂纹扩展速度,提高了岩体的破碎程度与范围;岩体中的初始裂纹与爆源交叉时,水增强了初始裂纹对破坏的导向作用;岩体中的初始裂纹与爆源无交叉时,闭合裂纹使爆炸破坏作用向弱面集中,水增强了闭合裂纹周围的岩体破碎效果。 展开更多

关键词 水耦合爆破 裂纹扩展 破坏特征 数值模拟

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深埋大理岩三轴压缩渐进破坏裂纹扩展特征

12

作者 王悠 刘晓辉 +2 位作者 胡安奎 李泓颖 邱薛 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期21-31,共11页

为深入研究深埋大理岩渐进变形破坏过程中的裂纹扩展特征,基于常规三轴室内试验完成数值模拟参数标定,利用PFC3D颗粒流模型对深埋大理岩开展25、50、80 MPa 3种不同围压下的裂纹扩展数值模拟试验,根据大理岩加载过程中微裂纹演化状态参... 为深入研究深埋大理岩渐进变形破坏过程中的裂纹扩展特征,基于常规三轴室内试验完成数值模拟参数标定,利用PFC3D颗粒流模型对深埋大理岩开展25、50、80 MPa 3种不同围压下的裂纹扩展数值模拟试验,根据大理岩加载过程中微裂纹演化状态参数定义3种特征应力,并据此开展深埋大理岩渐进破坏过程中的宏、细观破坏特征及其对应裂纹扩展特征的规律研究。结果表明:1)室内试验与数值模拟的应力-应变曲线吻合较好,峰值应力相差较小,破坏形式与室内试验一致,故数值模拟参数标定合理。2)依据总裂纹、张拉裂纹和剪切裂纹扩展数量演化曲线斜率变化规律,将深埋大理岩渐进破坏过程划分为弹性压缩阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹加速扩展阶段和峰后残余阶段4个阶段,并根据裂纹数量定义3个特征应力点。3)随着围压的增加,深埋大理岩达到起裂应力σci时,裂纹从两端开始萌发;加载至损伤应力σcd点时,裂纹向中间扩展;达到峰值应力σc点时,在宏观破坏面附近扩展、增生;加载至峰值点后70%峰值应力点时,最终形成以剪切破坏为主的贯通宏观破坏面。4)随着围压的增加,裂纹出现的范围更广,贯通性减弱,峰值应力σc点处产生的裂纹对宏观破坏产生的影响更为剧烈,峰后残余阶段张拉裂纹发育更明显。5)加载前期,围压的增长对裂纹数量增长促进作用更强;加载后期促进作用减弱;最终裂纹扩展形成的实际宏观破坏角度大约为210°。 展开更多

关键词 深埋大理岩 围压 裂纹扩展 渐进破坏 细观破坏特征

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煤炭洗选中振动筛大梁裂纹扩展特性的研究 被引量：2

13

作者 薛臻 《机械管理开发》 2023年第6期54-56,共3页

采用有限元分析的方法,研究裂纹位置、深度、角度和支撑弹簧的刚度等方面对裂纹的影响,在了解不同方面对大量裂纹的影响后,有助于相关人员做好设备的维护工作,促进煤矿企业的健康发展。

关键词 煤炭洗选 振动筛 大梁 裂纹 扩展特性

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基于声发射不同粒径黄砂岩裂纹扩展研究 被引量：1

14

作者 倪彬 谢伟 +1 位作者 李乾龙 王立 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期824-832,共9页

岩石受荷载后内部微裂纹扩展及其震源机制反演有助于认识宏观裂纹扩展过程的非线性断裂力学行为。基于声发射定位技术对不同粒径大小的黄砂岩试件进行了单轴压缩试验,结果表明:通过声发射定位技术以及矩张量反演等手段可以更为直观地反... 岩石受荷载后内部微裂纹扩展及其震源机制反演有助于认识宏观裂纹扩展过程的非线性断裂力学行为。基于声发射定位技术对不同粒径大小的黄砂岩试件进行了单轴压缩试验,结果表明:通过声发射定位技术以及矩张量反演等手段可以更为直观地反映出岩石内部的损伤程度;试验过程中黄砂岩试件的微裂纹破裂模式主要以张拉型裂纹为主,随着构成岩石的矿物颗粒粒径的增大,试件内部的剪切型微裂纹占比逐渐增大,试件微裂纹的破坏模式呈现出由张拉型破坏向剪切型破坏过渡的趋势;结合声发射震源空间分布可知,初始裂纹产生位置以及裂纹的扩展方向具有随机性,但随着荷载增加,其内部裂纹演化的有序度不断提高。研究成果可为地下岩体工程开挖稳定性评价提供理论参考。 展开更多

关键词 岩石力学 裂纹扩展 破坏特性 声发射定位

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裂纹扩展过程中电磁谐振疲劳试验系统动态特性分析 被引量：4

15

作者 高红俐 郑欢斌 朱亚伦 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期88-98,共11页

电磁谐振疲劳裂纹扩展试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料断裂特性的试验装置,要求在裂纹扩展过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷,为达到这一目的,需要对裂纹扩展过程中系统的动态特性进行精确的分析。据此,建立3自... 电磁谐振疲劳裂纹扩展试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料断裂特性的试验装置,要求在裂纹扩展过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷,为达到这一目的,需要对裂纹扩展过程中系统的动态特性进行精确的分析。据此,建立3自由度有阻尼电磁谐振疲劳试验振动系统的数学模型,采用ANSYS有限元法计算CT紧凑拉伸试件的刚度,研究不同材料试件刚度、系统固有频率,试验载荷幅频曲线、共振振幅在裂纹扩展过程中的变化规律,并进行相关试验,试验结果表明:系统固有频率计算值与试验测量值之间的最大偏差为1.9 Hz;系统动态特性仿真结果与试验结果能够较好地吻合。该研究结果为电磁谐振式疲劳试验载荷的高精度控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 电磁谐振疲劳试验 疲劳裂纹扩展 多自由度振动系统 动态特性 有限元法 试验载荷

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裂纹拉杆转子尺寸效应机理与动力学特性研究 被引量：4

16

作者 徐文标 王艾伦 +1 位作者 朱卓平 廖泽雨 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第9期1319-1326,共8页

在利用相似规律设计不同尺寸拉杆转子时,由于尺寸变化,存在明显尺寸效应,含裂纹缺陷的转子尺度律机理尚不明确。本文基于量纲分析法,探究了裂纹扩展的尺寸效应机理。分析了不同尺寸机型,裂纹拉杆应力强度因子的分布规律与刚度变化规律;... 在利用相似规律设计不同尺寸拉杆转子时,由于尺寸变化,存在明显尺寸效应,含裂纹缺陷的转子尺度律机理尚不明确。本文基于量纲分析法,探究了裂纹扩展的尺寸效应机理。分析了不同尺寸机型,裂纹拉杆应力强度因子的分布规律与刚度变化规律;对比分析了不同尺寸机型对裂纹转子固有频率漂移现象的敏感性;最后提出了一种用拉杆预紧力的下降表征裂纹扩展过程的研究方法,通过实验比较了不同裂纹拉杆分布形式下转子固有频率的漂移现象。研究结论为拉杆转子的系列化设计与设备维护提供了理论基础。 展开更多

关键词 拉杆转子 裂纹扩展 尺寸效应 动力学特性 固有频率

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基于FBG反射谱特征的修补结构裂纹扩展监测 被引量：4

17

作者 袁慎芳 金鑫 +1 位作者 邱雷 黄红梅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期724-729,共6页

为了提高飞行器壁板裂纹修补结构的安全性,对基于光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特征的航空铝合金修补结构疲劳裂纹扩展长度及角度监测方法进行了研究。修补结构在疲劳载荷的作用下,裂纹发生扩展,其尖端附近会产生不均匀应变场,在其作用下FB... 为了提高飞行器壁板裂纹修补结构的安全性,对基于光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特征的航空铝合金修补结构疲劳裂纹扩展长度及角度监测方法进行了研究。修补结构在疲劳载荷的作用下,裂纹发生扩展,其尖端附近会产生不均匀应变场,在其作用下FBG传感器反射谱发生变形,通过检测反射谱变形达到监测裂纹扩展的目的。建立了实验样件的模型,使用有限元方法计算得到不同角度下裂纹扩展到不同长度时的应变分布,使用传输矩阵数值计算方法得到相应的FBG反射谱。提取反射谱的主峰偏移、反射谱面积、次峰峰值和三峰峰值等变形特征,建立并训练人工神经网络(ANN),通过ANN建立反射谱变形特征同裂纹扩展情况的关系,实现了对修补结构裂纹扩展的精确监测,监测裂纹长度误差在0.5 mm之内,角度误差在5°之内。解决了修补结构的裂纹扩展精确监测问题,对提高飞行器安全以及节约维护成本有着重要意义。 展开更多

关键词 FBG 裂纹扩展监测 修补结构 反射谱特征 人工神经网络

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马氏体组织对钛制压力容器TA2板材声发射特性的影响 被引量：2

18

作者 李丽菲 沈功田 张峥 《压力容器》 北大核心 2018年第8期7-15,共9页

由于耐蚀性突出,钛制压力容器已广泛应用于化工过程装置,为确保安全,采用声发射技术对其服役状态进行及时、有效地安全评估的前景广阔。针对TA2常见的工程状态,开展了淬火马氏体和焊缝马氏体两种微观组织声发射特性的理论分析和试验研究... 由于耐蚀性突出,钛制压力容器已广泛应用于化工过程装置,为确保安全,采用声发射技术对其服役状态进行及时、有效地安全评估的前景广阔。针对TA2常见的工程状态,开展了淬火马氏体和焊缝马氏体两种微观组织声发射特性的理论分析和试验研究,通过恒速率拉伸和裂纹扩展监测试验,获得了形变和断裂物理源机制的声发射特性。采用历程分析结合微观观察,证实了α'马氏体团簇的塑性变形和马氏体板条边界的开裂,是拉伸过程中声发射两次增长阶段的主要物理来源;沿马氏体板条间或基体与马氏体边界的裂纹扩展是疲劳裂纹稳定生长过程中的强声发射源,是声发射信号计数率-应力强度因子幅曲线呈现阶梯状上升的物理成因。研究结果为相关材料承压设备的声发射检验提供了经验数据和分析方法,为工程实践奠定基础。 展开更多

关键词 马氏体 拉伸形变 裂纹扩展 声发射特征

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基于Walker模型的新型钛合金疲劳裂纹扩展参数分布特征分析 被引量：2

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作者 白旭 王珂 +1 位作者 赵春阳 屠本阳 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第5期9-14,共6页

针对新型钛合金材料疲劳寿命可靠性分析中的裂纹扩展参数分布特征问题,基于钛合金疲劳裂纹扩展Walker模型,建立了正态分布及两参数威布尔分布的计算模型,采用建立的疲劳裂纹扩展模型对正态分布和威布尔分布下的不确定性材料参数n、m、C... 针对新型钛合金材料疲劳寿命可靠性分析中的裂纹扩展参数分布特征问题,基于钛合金疲劳裂纹扩展Walker模型,建立了正态分布及两参数威布尔分布的计算模型,采用建立的疲劳裂纹扩展模型对正态分布和威布尔分布下的不确定性材料参数n、m、C的分布特性进行了分析,结果表明:基于疲劳裂纹扩展理论及试验数据,通过对Walker模型进行双对数化处理,得到了不确定性材料参数,拟合参数线性相关系数都在0.9以上,可作为特征性分析的有效数据;在Walker计算模型下,不确定材料参数的正态分布线性相关系数均高于两参数威布尔分布,应优先考虑正态分布描述其分布特性. 展开更多

关键词 新型钛合金 裂纹扩展 分布特性 正态分布 威布尔分布

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开口纵肋钢桥面板疲劳裂纹扩展特性研究 被引量：1

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作者 马国民 金秀男 +1 位作者 李武雄 赵艺伟 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2021年第11期100-105,共6页

为研究开口纵肋钢桥面板的疲劳裂纹扩展特性,依托云南楚大高速公路项目,以钢桥面板疲劳开裂问题最为突出的纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节为研究对象,对开口纵肋钢桥面板的疲劳裂纹扩展特性及优化设计进行研究。研究结... 为研究开口纵肋钢桥面板的疲劳裂纹扩展特性,依托云南楚大高速公路项目,以钢桥面板疲劳开裂问题最为突出的纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节为研究对象,对开口纵肋钢桥面板的疲劳裂纹扩展特性及优化设计进行研究。研究结果表明:在疲劳裂纹扩展初期四种典型疲劳开裂模式的裂纹扩展速率均随着裂纹深度的增加而不断增大,当裂纹深度达到4 mm后,开裂模式C1、C2和C3的疲劳裂纹扩展速率达到其峰值,开裂模式C4的裂纹扩展速率在整个过程都随着裂纹深度的增加而不断增大;开口纵肋钢桥面板的疲劳寿命由开裂模式C1和C4控制;增加顶板厚度和铺设混凝土现浇层均可显著降低开口纵肋钢桥面板的等效应力强度因子幅值,但是铺设混凝土现浇层对于钢桥面板疲劳性能的影响更加显著;建议通过铺设混凝土现浇层的方式提升钢桥面板的疲劳性能。 展开更多

关键词 正交异性钢桥面板 有限元 疲劳性能 断裂力学 裂纹扩展特性

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