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大位移DIC方法及含孔洞砂土试样拉伸局部化带宽度观测 被引量：6
1
作者 王学滨 杜亚志 +1 位作者 潘一山 顾路 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期908-917,共10页
对数字图像相关(DIC)方法进行相关搜索时,提出将Newton-Raphson(N-R)迭代方法与粒子群优化(PSO)算法相结合并交替使用.PSO算法使粒子在搜索区域内的位置不断地发生改变,这为N-R迭代方法提供了众多的初值,N-R迭代方法在迭代过程中对位移... 对数字图像相关(DIC)方法进行相关搜索时,提出将Newton-Raphson(N-R)迭代方法与粒子群优化(PSO)算法相结合并交替使用.PSO算法使粒子在搜索区域内的位置不断地发生改变,这为N-R迭代方法提供了众多的初值,N-R迭代方法在迭代过程中对位移和应变不断地进行修正.研究了粒子的最大飞行速度对粒子搜索轨迹及搜索结果准确性的影响.研究发现,对于大位移点的搜索,搜索区域及粒子的飞行速度应较大.对含孔洞的砂土试样进行了单轴压缩实验.在对一系列散斑图进行相关搜索时,以前面的搜索确定的点的变形后坐标作为后面搜索时搜索区域的中心,在不同变形破坏阶段,计算了孔洞下方一小块区域内点的位移及应变增量,观察到压应力方向上的拉伸应变局部化带.当样本子区尺寸为17像素且测点间距为1—4像素时,局部化带宽度为1.2—1.6mm. 展开更多
关键词 数字图像相关方法 粒子群优化 Newton-Raphson方法 砂土试样 单轴压缩 拉伸应 变局部化带
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基于DIC粗–细搜索方法的单轴压缩砂样的应变分布及应变梯度的实验研究 被引量：15
2
作者 王学滨 杜亚志 潘一山 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2050-2057,共8页
基于粒子群优化算法及Newton-Raphson迭代方法的数字图像相关粗–细搜索方法,观测了两个砂样在应力控制加载条件下的3种应变场的分布及演变规律,确定了应变在小范围内猛增之前,大范围内的应变非均匀分布区域的纵向(砂样的加载方向)应变... 基于粒子群优化算法及Newton-Raphson迭代方法的数字图像相关粗–细搜索方法,观测了两个砂样在应力控制加载条件下的3种应变场的分布及演变规律,确定了应变在小范围内猛增之前,大范围内的应变非均匀分布区域的纵向(砂样的加载方向)应变梯度的范围。研究发现,当载荷增加到一定程度后,水平线应变的正峰值(正值代表受拉)和垂直线应变的负峰值(负值代表受压)都会出现在未来的局部化带内部,而剪切应变的峰值有时会发生偏离,这一点可由两种线应变场和剪应变场的差别进行解释。前两者呈倾斜的条状,而后者呈团状。3种应变的纵向梯度的范围大致相同,在0.001～0.002 mm-1之间,如果3种应变的纵向梯度比上述范围小,砂样就不会出现局部的应变猛增现象和随后的宏观裂纹。在局部化带之外,存在一定的塑性应变及应变梯度,这一点不能用非经典的弹塑性模型进行解释。 展开更多
关键词 砂样 单轴压缩 应变场 应变梯度 数字图像相关方法 粗–细搜索方法 应变局部化带
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单轴压缩下岩石应变局部化的应变梯度塑性解 被引量：5
3
作者 陈刚 潘一山 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期694-699,共6页
通过在屈服函数中引入材料内部长度建立应变梯度塑性增量本构关系,对岩石材料在单轴压缩条件下应变局部化的二维情况进行了研究。首先,建立了在Mises屈服准则下平面应变情况的岩石材料应变局部化带的带宽与其倾角的关系式,讨论了其带宽... 通过在屈服函数中引入材料内部长度建立应变梯度塑性增量本构关系,对岩石材料在单轴压缩条件下应变局部化的二维情况进行了研究。首先,建立了在Mises屈服准则下平面应变情况的岩石材料应变局部化带的带宽与其倾角的关系式,讨论了其带宽的分布范围和最大值与最小值形成的条件,给出岩石材料破坏Ⅰ,Ⅱ类变形的条件,并推出破坏的临界角度;其次,对岩石材料Ⅰ类变形进行了详细地分析,讨论了在不同泊松比n和lE条件下材料应变局部化带的倾角的变化范围;最后,利用所得的结论同材料破坏的库仑准则进行对比研究,对内摩擦系数给予了合理的解释。 展开更多
关键词 应变梯度 应变梯度塑性理论 应变局部化带
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含孔试样孔周破坏的应变局部化特征 被引量：8
4
作者 张天军 景晨 +2 位作者 张磊 纪翔 潘红宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4087-4094,共8页
抽采钻孔孔周裂纹漏气是瓦斯抽采浓度低的原因之一,裂纹是由应变局部化带演变形成。为探究应变局部化带特征与宏观裂纹之间的关系,开展含孔试样单轴压缩破坏试验,利用数字散斑相关测量方法获取试样表面破坏图像序列及其破坏过程中的全... 抽采钻孔孔周裂纹漏气是瓦斯抽采浓度低的原因之一,裂纹是由应变局部化带演变形成。为探究应变局部化带特征与宏观裂纹之间的关系,开展含孔试样单轴压缩破坏试验,利用数字散斑相关测量方法获取试样表面破坏图像序列及其破坏过程中的全场应变,分析不同阶段应变局部化带的分布特征,应力变化及能量演化过程。结果表明:根据受力与分布特征,应变局部化带分为主拉伸(T1),法向剪切(NS),第二主拉伸(T2)及倾斜剪切(IS),宏观主裂纹是由T2,NS和IS应变局部化带贯通所形成。形成T1和T2应变局部化带的主导因素是拉应力,NS应变局部化带是由拉应力与压应力共同作用形成,IS应变局部化带的主导因素为压应力。T2,NS和IS应变局部化带的能量积累分别是T1应变局部化带的2.2,1.8和1.6倍,加载至应变的73.6%时,T1应变局部化带率先释放能量,产生微破裂,应力峰值后,T1应变局部化带持续释放能量,T2应变局部化带的能量变化呈下降、上升和下降趋势,NS与IS应变局部化带的能量变化为上升和下降,说明试样破坏过程为局部化带之间的能量调整,能量的调整与局部化带演化相关联。结果表明了含孔试样破坏过程中孔周应变局部化带的特征规律,揭示了钻孔应变集中带区域易发生斜交裂隙的本质。 展开更多
关键词 含孔试样 瓦斯抽采 裂纹扩展 应变局部化带 数字散斑测量 能量演化
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岩石应变局部化的二维应变梯度塑性解析分析 被引量：6
5
作者 陈刚 潘一山 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1785-1791,共7页
通过在屈服函数中引入材料的内部长度,建立了小应变弹性变形下的塑性增量本构关系,给出了岩石材料在单轴压缩条件及二维平面应力条件下等效应变的解析表达式。导出了在Mises屈服准则下平面应力情况的岩石材料应变局部化带的带宽与其倾... 通过在屈服函数中引入材料的内部长度,建立了小应变弹性变形下的塑性增量本构关系,给出了岩石材料在单轴压缩条件及二维平面应力条件下等效应变的解析表达式。导出了在Mises屈服准则下平面应力情况的岩石材料应变局部化带的带宽与其倾角的关系式,讨论了应变局部化带宽度的分布范围,并给出带宽最大值和最小值形成的条件。讨论了岩石材料破坏I,II类变形的条件,并推出了破坏的临界角度,对岩石材料I类变形进行了详细分析;讨论了在不同泊松比、不同的E/λ条件下材料应变局部化带的倾角的变化范围。最后,利用梯度塑性理论得到的结论同材料破坏的库仑准则进行了对比研究,对内摩擦系数给予了合理的解释。 展开更多
关键词 岩石力学 应变梯度 塑性理论 应变局部化带
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基于DIC粗-细搜索方法的单向压缩砂样的侧向变形观测研究 被引量：7
6
作者 王学滨 杜亚志 +1 位作者 潘一山 张春野 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期184-190,共7页
基于粒子群优化算法及Newton-Raphson迭代方法的数字图像相关粗-细搜索方法,该文观测了单向压缩砂样变形破坏过程中的变形场及侧向位移的分布及演变规律。该方法对于应变达到10%~15%时适用,对于位移的大小没有限制。研究发现,当载荷不大... 基于粒子群优化算法及Newton-Raphson迭代方法的数字图像相关粗-细搜索方法,该文观测了单向压缩砂样变形破坏过程中的变形场及侧向位移的分布及演变规律。该方法对于应变达到10%~15%时适用,对于位移的大小没有限制。研究发现,当载荷不大时,砂样的变形就变得不对称、不均匀,砂样一侧呈弧形,而另一侧呈S形。当狭窄的应变局部化带出现之后,在砂样两侧位于相同高度上,有的测点的水平方向位移发生了加速。位移矢量增量的演变经历了4个阶段：第1阶段为均匀的压缩变形阶段;在第2阶段,应变不均匀分布区内部的位移增量呈现连续的变化,属于非均匀的变形阶段;在第3阶段,应变局部化带两侧的点向相反的方向运动,而带内的位移增量基本向下;在第4阶段,应变局部化带一侧的点快速沿带发生错动,而另一侧的位移增量则不明显。随后,宏观剪切裂纹面马上形成。 展开更多
关键词 砂样 单向压缩 侧向位移 应变局部化带 非均匀性 数字图像相关方法 粗-细搜索方法
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顺层岩质滑坡形成机制试验研究
7
作者 张科 狄巍 张凯 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期3354-3362,共9页
顺层岩质滑坡形成机制一直是滑坡研究的重点和难点。为研究顺层岩质滑坡演化过程及失稳机制,构建理想概化模型;开展冰冻试验,结合数字图像相关(DIC)方法对顺层岩质滑坡全过程进行非接触式、实时变形观测。基于DIC计算所得的全场变形数据... 顺层岩质滑坡形成机制一直是滑坡研究的重点和难点。为研究顺层岩质滑坡演化过程及失稳机制,构建理想概化模型;开展冰冻试验,结合数字图像相关(DIC)方法对顺层岩质滑坡全过程进行非接触式、实时变形观测。基于DIC计算所得的全场变形数据,提出一种精细化描述顺层岩质边坡后缘张开段和剪切滑移段相对位移演化规律的方法。研究表明:顺层岩质滑坡在失稳过程中经历了初始变形、后缘张开、剪切滑移、整体贯通4个阶段。应变局部化带最先产生于后缘张开段浅部,而后从浅部向深部发展至潜在滑带后缘,并从后缘不断向前缘发展,最后贯通导致整体发生失稳破坏,展现出由浅部到深部、由后缘向前缘、由局部到整体的演化特征。此外,讨论了滑带倾角对顺层岩质边坡失稳的影响规律,发现失稳时间随滑带倾角的增加而缩短。基于DIC监测的研究方法为量化揭示顺层岩质滑坡形成机制提供一种新的思路。 展开更多
关键词 边坡工程 顺层岩质滑坡 冰冻试验 数字图像相关 应变局部化带 相对位移演化 量化
原文传递
基于最小二乘拟合的剪切带间距测量方法 被引量：2
8
作者 王学滨 侯文腾 +1 位作者 董伟 张博闻 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期1204-1211,共8页
提出了一种基于两次最小二乘拟合的应变局部化带间距的数字图像相关测量方法,该方法的本质是对应变局部化带内应变高值点的位置进行两次线性最小二乘拟合。第一次拟合用于确定两条相邻的应变局部化带各自拟合直线的斜率。第二次拟合是... 提出了一种基于两次最小二乘拟合的应变局部化带间距的数字图像相关测量方法,该方法的本质是对应变局部化带内应变高值点的位置进行两次线性最小二乘拟合。第一次拟合用于确定两条相邻的应变局部化带各自拟合直线的斜率。第二次拟合是在已知拟合直线平均斜率的基础上确定各自拟合直线的截距。采用平行线距离公式计算应变局部化带间距。测量了单轴压缩黏土试样剪切应变局部化带(剪切带)间距随纵向应变的演变规律,并对剪切带间距的测量结果进行了统计分析。研究发现,剪切带间距随纵向应变的演变规律可以划分为两类:平稳变化和非平稳变化,前者的比例较大;剪切带间距发生突变是由于剪切带的倾角发生了突变;剪切带间距主要分布在3~7 mm,均值为4.787 5 mm。 展开更多
关键词 应变局部化带间距 最小二乘拟合 数字图像相关 黏土试样
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复合单元法模拟应变局部化若干关键技术研究
9
作者 秦卫星 陈胜宏 +1 位作者 刘金龙 陈尚法 《人民长江》 北大核心 2008年第2期40-42,共3页
复合单元法作为一种模拟应变局部化的新方法,展现出强大的生命力。系统介绍了复合单元法追踪模拟应变局部化的4项关键技术,并编写了相应的程序。其中复合单元拓扑信息自动生成、局部化带出现前后瞬时场变量继承、局部化带软化特性模拟等... 复合单元法作为一种模拟应变局部化的新方法,展现出强大的生命力。系统介绍了复合单元法追踪模拟应变局部化的4项关键技术,并编写了相应的程序。其中复合单元拓扑信息自动生成、局部化带出现前后瞬时场变量继承、局部化带软化特性模拟等3项技术是复合单元法模拟局部化的关键,而破坏廊道拟合技术则拓展了应变局部化带追踪技术,克服了当前单元首尾相接逐一扩展追踪方法的不足,能得到和实际现象更吻合的有一定厚度的应变局部化带。此外,拟合的破坏廊道还可用于复核局部化带发展追踪模拟。这几项关键技术的程序实现,简化了前处理工作,提高了分析效率,为复合单元法追踪模拟应变局部化奠定了坚实基础。 展开更多
关键词 复合单元法 应变局部化带 复合单元拓扑信息 场变量继承 软化特性 破坏廊道拟合
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