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三维应力作用下天然裂隙渗流规律的实验研究 被引量:52
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作者 郑少河 赵阳升 段康廉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期133-136,共4页
通过天然裂隙的渗透实验,揭示了三维应力作用下天然裂隙渗流规律,建立了等效法向应力σne作用下裂隙闭合量Δb与渗透系数kf,σne与Δb的关系式,经过与修正立方定律进行比较,说明所揭示规律的正确性,同时对高应力状态下渗... 通过天然裂隙的渗透实验,揭示了三维应力作用下天然裂隙渗流规律,建立了等效法向应力σne作用下裂隙闭合量Δb与渗透系数kf,σne与Δb的关系式,经过与修正立方定律进行比较,说明所揭示规律的正确性,同时对高应力状态下渗透性态的转化作了初步探讨。 展开更多
关键词 裂隙 渗透系数 等效法向应力 闭合量 渗流规律
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二维应力作用下岩石单裂隙渗流规律的实验研究 被引量:49
2
作者 刘才华 陈从新 付少兰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期1194-1198,共5页
在对人工充填砂裂隙进行剪切实验的基础上,分析了剪应力和法向有效应力作用下裂隙岩石的渗流特性,并提出了二维应力作用下裂隙岩石渗流模型,即剪应力和法向有效应力耦合作用下的渗流公式。
关键词 二维应力 岩体裂隙 剪应力 法向有效应力 渗流模型 大坝
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改进的岩石节理弹性非线性法向变形本构模型研究 被引量:38
3
作者 俞缙 赵晓豹 +2 位作者 赵维炳 李晓昭 关云飞 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1316-1321,共6页
回顾了已有的几类岩石节理法向变形本构模型,指出以往模型在中应力水平条件下模拟结果与试验结果发生偏离的现象。针对这一问题,引入"半值节理最大闭合量应力"σ1/2概念,着重论述了传统的BB模型与经典指数模型本身所固有的数... 回顾了已有的几类岩石节理法向变形本构模型,指出以往模型在中应力水平条件下模拟结果与试验结果发生偏离的现象。针对这一问题,引入"半值节理最大闭合量应力"σ1/2概念,着重论述了传统的BB模型与经典指数模型本身所固有的数学缺陷。随后,以Malama和Kulatilake(2003)提出的统一指数模型为例,进一步阐明模型改进的必要性,同时分析了该模型因采用对σn/σ1/2项添加幂函数n的修正方式而丢失节理法向初始刚度Kni的物理意义这一不足之处。基于上述研究,根据前人试验数据分析建立单调加载条件下岩石节理法向应力–位移关系曲线的控制微分方程,定义拟节理最大允许闭合量Dmax=ξdmax的概念,提出一种新的三参数本构模型——改进的岩石节理弹性非线性法向变形本构关系,并在数学上严格证明了BB模型与经典指数模型是新模型的两个特例。新模型克服了前述模型数学上的缺陷,弥补了以往模型模拟结果与试验结果发生偏离的不足,且没有因新参数ξ的添加丢失Kni的物理意义。最后采用新模型对他人试验结果进行预测,建议了修正参数ξ的确定方法。模型预测结果与试验结果吻合良好,进而验证了本文模型的可行性。 展开更多
关键词 岩石节理 弹性非线性 法向变形 本构模型 半值节理最大闭合量应力
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岩性突变体对水力裂缝延伸影响的实验研究 被引量:20
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作者 金衍 陈勉 +1 位作者 周健 耿宇迪 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期300-303,共4页
产层水平方向常夹杂着岩性突变体,并且会阻碍水力裂缝在缝长方向的扩展或改变水力裂缝的扩展方向,从而影响水力压裂的效果。室内物理模拟实验研究发现,突变体法向应力对水力裂缝能否穿过突变体起着决定性作用,约4MPa的法向应力差可以促... 产层水平方向常夹杂着岩性突变体,并且会阻碍水力裂缝在缝长方向的扩展或改变水力裂缝的扩展方向,从而影响水力压裂的效果。室内物理模拟实验研究发现,突变体法向应力对水力裂缝能否穿过突变体起着决定性作用,约4MPa的法向应力差可以促使水力裂缝穿透突变体,继续沿原来的方向延伸。产层与突变体之间的弹性模量差异、断裂韧性差异以及缝内净压力无因次量是影响裂缝走向的重要因素。水力裂缝穿过突变体需要比较大的能量积累,泵压会有显著波动。 展开更多
关键词 水力压裂 突变体 裂缝延伸 法向应力差 产层 断裂韧性 实验研究
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恒定法向刚度条件下三维粗糙裂隙面剪切力学特性 被引量:19
5
作者 尹乾 靖洪文 +2 位作者 孟波 刘日成 吴应杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2213-2225,共13页
通过恒定法向刚度边界条件下真实三维粗糙裂隙面剪切试验,研究初始法向应力(0.02~8 MPa)和粗糙度系数JRC(12~18)对裂隙面剪切应力、法向位移、法向应力和表面剪切磨损特征的影响。结果表明:整个剪切过程中,裂隙面法向位移–法向应力拟... 通过恒定法向刚度边界条件下真实三维粗糙裂隙面剪切试验,研究初始法向应力(0.02~8 MPa)和粗糙度系数JRC(12~18)对裂隙面剪切应力、法向位移、法向应力和表面剪切磨损特征的影响。结果表明:整个剪切过程中,裂隙面法向位移–法向应力拟合关系为一组平行直线,法向边界刚度保持在10.8 GPa/m。随着初始法向应力和粗糙度系数的增加,裂隙面法向应力均逐渐增大,初始剪应力峰值分别增加了6.201~9.974倍和22.70%~55.76%;裂隙面法向位移随初始法向应力的增加逐渐减小,而随JRC的增加,由于剪切过程中沿凸起体的"爬坡效应"趋于显著,剪胀变形逐渐加剧。峰值表面阻力指数随初始法向应力的增加线性减小,而随JRC的变化增加了10.82%~36.46%。随着粗糙度系数的增加,初始剪应力峰值强度包络线变得陡峭;剪切磨损阶段,法向应力–剪切应力路径可通过线性函数较好地拟合,且随着初始法向应力的增加,拟合曲线趋于平缓。二值化计算结果表明试验后裂隙面剪切面积占比随初始法向应力和粗糙度系数分别增加了1.032~1.799倍和8.63%~71.81%,剪切磨损特征趋于显著。 展开更多
关键词 岩石力学 恒定法向刚度 裂隙面 粗糙度系数 法向应力 二值化
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NiTi心血管支架的疲劳断裂性能分析 被引量:14
6
作者 智友海 史向平 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2011年第1期1-6,共6页
目的对NiTi合金心血管支架进行疲劳寿命的预测研究。方法采用疲劳断裂的有限元分析方法,建立了三维空间NiTi心血管支架结构的模型,并分析了在生理脉动循环载荷作用下的心血管支架结构。结果有限元分析发现支架结构结点附近区域的正应力... 目的对NiTi合金心血管支架进行疲劳寿命的预测研究。方法采用疲劳断裂的有限元分析方法,建立了三维空间NiTi心血管支架结构的模型,并分析了在生理脉动循环载荷作用下的心血管支架结构。结果有限元分析发现支架结构结点附近区域的正应力大、疲劳寿命低、损伤大;同时,支架结构的疲劳寿命预测发现,用结构表面进行氮化、喷丸硬化等方法处理的支架疲劳寿命较高。相关的实验结果显示疲劳裂纹或断裂总是发生在支架结点附近区域。结论生理载荷下的模拟结果与相关的实验结果相吻合,最终为心血管支架结构的安全性指导和设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 NiTi心血管支架 有限元分析 疲劳断裂 正应力 数值模拟 应力分布
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多级加载下岩石裂隙渗流分段特性试验研究 被引量:13
7
作者 郭保华 苏承东 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A02期3787-3794,共8页
利用自行研制的岩石裂隙辐射型渗流系统,试验研究室温下粗晶大理岩、中砂岩、灰岩和细晶大理岩4个岩石张裂隙在法向闭合过程中的渗流分段特性及加载历史的影响。根据闭合裂隙的接触状态及流域分布特征,裂隙渗流可分为群岛流、过渡流、... 利用自行研制的岩石裂隙辐射型渗流系统,试验研究室温下粗晶大理岩、中砂岩、灰岩和细晶大理岩4个岩石张裂隙在法向闭合过程中的渗流分段特性及加载历史的影响。根据闭合裂隙的接触状态及流域分布特征,裂隙渗流可分为群岛流、过渡流、沟槽流3个阶段;单位水头流量与法向应力呈指数函数关系,随法向应力增加而降低,后次加载中相同法向应力下单位水头流量明显较低;单位水头流量与力学隙宽呈幂函数关系,幂指数范围为1.93~2.60,可认为接触型粗糙岩石裂隙渗流量与力学隙宽呈次立方关系;后次加载时,相同力学隙宽下单位水头流量也明显较低;水力等效隙宽与力学隙宽呈分段的线性关系,修正的立方定律在相应分段内成立。研究结果对岩体裂隙渗流计算有一定的理论意义。 展开更多
关键词 岩石力学 张裂隙 辐射流 法向应力 力学隙宽 试验研究
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干燥与饱和岩石裂隙受压变形与声发射特性研究 被引量:10
8
作者 李博 叶鹏进 +3 位作者 黄林 王丁 赵程 邹良超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2249-2257,共9页
天然岩体处于各类复杂的地质环境中,定量描述岩石裂隙在各种条件下的变形破坏行为是开展各类与岩石裂隙力学特性相关研究的基础。通过单轴压缩试验和弹塑性接触数值计算研究了两种具有不同岩性的岩石裂隙在干燥与饱和状态下的受压变形... 天然岩体处于各类复杂的地质环境中,定量描述岩石裂隙在各种条件下的变形破坏行为是开展各类与岩石裂隙力学特性相关研究的基础。通过单轴压缩试验和弹塑性接触数值计算研究了两种具有不同岩性的岩石裂隙在干燥与饱和状态下的受压变形破坏行为,并对试验过程中的声发射信号进行了采集分析。结果表明:试验与数值计算得到的法向应力–位移曲线和塑性破坏区域皆基本吻合,验证了弹塑性接触计算方法的可靠性;塑性变形均值增量up随法向应力σn的增长呈现变化速率降低的非线性减小关系,利用力学及几何参数建立的拟合公式可较好地预测该关系;声发射源位置与试验及数值模拟得到的损伤破坏区域基本匹配,干燥状态下两种岩石声发射振铃计数、累计计数均高于饱和状态;声发射振铃计数与塑性变形均值增量的变化趋势基本一致。研究结果定量地揭示了岩石基本力学参数和裂隙表面特征对其受压变形破坏行为的控制作用。 展开更多
关键词 岩石裂隙 变形 弹塑性接触 声发射 法向应力
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岩石裂隙压剪变形破坏与非线性渗流特性 被引量:6
9
作者 李博 汪佳飞 +1 位作者 刘日成 伍法权 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期103-112,共10页
探索岩体中流体的流动机理对解决隧道开挖和地下工程施工过程中的突涌水问题具有重要意义,定量描述岩石单裂隙受压剪共同作用下的渗流特性是理解裂隙渗流机理的基础,但已有研究尚未建立应力、位移、开度、惯性系数等关键控制参数之间的... 探索岩体中流体的流动机理对解决隧道开挖和地下工程施工过程中的突涌水问题具有重要意义,定量描述岩石单裂隙受压剪共同作用下的渗流特性是理解裂隙渗流机理的基础,但已有研究尚未建立应力、位移、开度、惯性系数等关键控制参数之间的定量关系。本文制作了含单裂隙的花岗岩试样,采用固定剪切位移后逐渐增加法向应力的方式开展变水头渗流试验,得到裂隙渗透率的演化规律;通过高精度3维轮廓仪获取裂隙表面的形貌数据,在自主开发的基于接触力学变分原理框架的裂隙受压变形计算程序的基础上,表征不同剪切错位和不同应力条件下裂隙面的变形特性和内部空腔结构演化规律;提取裂隙开度分布数据,在COMSOL软件中求解Navier–Stocks方程,实施不同剪切位移和受压状态下的裂隙非线性渗流数值模拟;定量分析剪切位移、法向应力、空腔几何特征与非线性渗流控制参数之间的关系。结果表明:试验得到的裂隙表面破坏区域与数值模拟结果基本吻合,验证了裂隙变形计算程序的可靠性。法向应力、剪切位移分别与力学开度呈幂函数递减和指数函数递增的关系,且剪切位移的增加会导致裂隙内的接触面更集中。Forchheimer方程中的惯性系数B和临界水力梯度J_(c)可以定量刻画裂隙的非线性渗流特性,B和J_(c)与剪切位移之间呈幂函数递减关系,且随着剪切位移的增大,J_(c)和B的增加速率和波动范围逐渐降低:当剪切位移从2 mm增加到8 mm时,J_(c)的波动范围从6.10×10^(–3)减少到1.20×10^(–3),降低了80.32%;B的波动范围从2.97×10^(14) Pa·s^(2)·m^(–7)减少到2.43×10^(13) Pa·s^(2)·m^(–7),降低了91.28%。裂隙开度的相对标准偏差RSD与惯性系数B和临界水力梯度J_(c)之间均存在相似的幂函数关系,并据此建立了计算渗流从线性转换为非线性临界点的预测公式。 展开更多
关键词 单裂隙 法向应力 剪切位移 裂隙变形 非线性渗流
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Effect of lateral stress on frictional properties of a fracture in sandstone
10
作者 Zhechao Wang Jinmeng Zhao +2 位作者 Derek Elsworth Xia-Ting Feng Pengyu Wang 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第11期4416-4427,共12页
The injection of large volumes of natural gas into geological formations,as is required for underground gas storage,leads to alterations in the effective stress exerted on adjacent faults.This increases the potential ... The injection of large volumes of natural gas into geological formations,as is required for underground gas storage,leads to alterations in the effective stress exerted on adjacent faults.This increases the potential for their reactivation and subsequent earthquake triggering.Most measurements of the frictional properties of rock fractures have been conducted under normal and shear stresses.However,faults in gas storage facilities exist within a true three-dimensional(3D)stress state.A double-direct shear experiment on rock fractures under both lateral and normal stresses was conducted using a true triaxial loading system.It was observed that the friction coefficient increases with increasing lateral stress,but decreases with increasing normal stress.The impact of lateral and normal stresses on the response is primarily mediated through their influence on the initial friction coefficient.This allows for an empirical modification of the rate-state friction model that considers the influence of lateral and normal stresses.The impact of lateral and normal stresses on observed friction coefficients is related to the propensity for the production of wear products on the fracture surfaces.Lateral stresses enhance the shear strength of rock(e.g.Mogi criterion).This reduces asperity breakage and the generation of wear products,and consequently augments the friction coefficient of the surface.Conversely,increased normal stresses inhibit dilatancy on the fracture surface,increasing the breakage of asperities and the concomitant production of wear products that promote rolling deformation.This ultimately reduces the friction coefficient. 展开更多
关键词 Sandstone fracture Friction coefficient Lateral stress normal stress Shear rate Rate-state friction model
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油基泥浆下深层储层裂缝表征及有效性评价
11
作者 杨凤来 陈蓉 +2 位作者 周庆 王俊 代力 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期51-64,共14页
库车地区发育典型的裂缝性致密砂岩储层,岩性致密,孔隙度低,裂缝是否有效是好储层形成的关键因素。因此,如何准确识别裂缝及评价其有效性是油田勘探开发面临的首要问题。由于钻井工程的需要,库车地区大部分井采用油基泥浆钻井。油基泥... 库车地区发育典型的裂缝性致密砂岩储层,岩性致密,孔隙度低,裂缝是否有效是好储层形成的关键因素。因此,如何准确识别裂缝及评价其有效性是油田勘探开发面临的首要问题。由于钻井工程的需要,库车地区大部分井采用油基泥浆钻井。油基泥浆导电性能差,且早期的油基泥浆电成像测井仪器受分辨率限制,很难有效识别裂缝,因此,利用油基泥浆电成像测井仪与超声成像仪相结合进行构造的提取与不同张开度裂缝的拾取,可有效解决层理与裂缝精细识别问题。介绍了利用非传导泥浆地质成像仪识别裂缝方法,并系统分析裂缝面法向应力、裂缝走向与最大主应力夹角与产能的关系,建立了库车地区评价油基泥浆裂缝有效性的定量标准。在实际应用中,本套裂缝精细识别及有效性评价方法可有效地指导生产作业措施,为裂缝性致密油气藏的评价与开发提供技术手段。 展开更多
关键词 油基泥浆 致密砂岩 电成像测井 裂缝面法向应力 有效性评价
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Modified MK model combined with ductile fracture criterion and its application in warm hydroforming 被引量:4
12
作者 杨希英 郎利辉 +1 位作者 刘康宁 郭禅 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第10期3389-3398,共10页
A modified MK model combined with ductile fracture criterion(DFC-MK model) is proposed to compute the forming limit diagrams(FLDs) of 5A06-O aluminum alloy sheet at different temperatures.The material constant(C... A modified MK model combined with ductile fracture criterion(DFC-MK model) is proposed to compute the forming limit diagrams(FLDs) of 5A06-O aluminum alloy sheet at different temperatures.The material constant(C) of ductile fracture criterion and initial thickness imperfection parameter(f0) at various temperatures are determined by using a new computing method based on wide sheet bending test.The FLDs at 20 and 200 °C are calculated through the DFC-MK model.The DFC-MK model,which includes the influence of through-thickness normal stress,is written into the subroutine VUMAT embedded in Abaqus/ Explicit.The cylindrical cup hydroforming tests are carried out to verify the model.The results show that compared with experimental observations,the predicted FLDs based on DFC-MK model are more accurate than the conventional MK model;the errors between the simulations and experiments in warm hydroforming are 8.23% at 20 °C and 9.24% at 200 °C,which verify the effectiveness of the proposed model. 展开更多
关键词 MK model ductile fracture criteria warm hydroforming through-thickness normal stress
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近直立特厚煤层直接顶初次破坏特征 被引量:3
13
作者 张国军 张勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1220-1229,共10页
近直立煤层在开采过程中直接顶的破坏将直接影响采场及巷道的稳定,针对近直立特厚煤层采用水平分段开采过程中直接顶所处的应力状态及其破坏特点,建立了与之对应的四边固支的薄板力学模型;采用FLAC^(3D)数值模拟和正交分析的方法开展4... 近直立煤层在开采过程中直接顶的破坏将直接影响采场及巷道的稳定,针对近直立特厚煤层采用水平分段开采过程中直接顶所处的应力状态及其破坏特点,建立了与之对应的四边固支的薄板力学模型;采用FLAC^(3D)数值模拟和正交分析的方法开展4个因素3个水平9组数值模拟实验,模拟分析了埋深、倾角、侧压系数和最大主应力方向等4个因素对直接顶法向应力分布的影响特征,结果表明,近直立特厚煤层在开采过程中,作用在直接顶上的法向应力可以简化为均布载荷;采用伽辽金法求解了均布载荷作用下的直接顶挠度,并应用胡克定律和弧长定理对直接顶岩层不同位置处的拉应力进行求解,通过计算获得了直接顶在破坏前拉应力的最大值及其对应的位置;以最大拉应力强度准则为岩层破断依据,最终得到了近直立特厚煤层在采用水平分段综放开采条件下的初次破断垮距。 展开更多
关键词 近直立特厚煤层 直接顶 初次破断 法向应力 最大拉应力 正交试验
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法向应力作用下砂岩错位裂隙变形行为研究 被引量:3
14
作者 李博 崔逍峰 +2 位作者 莫洋洋 邹良超 伍法权 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1850-1860,共11页
受地质活动影响,天然裂隙往往存在不同程度的变形错位,对此类裂隙在法向应力作用下的变形行为尚缺乏定量的描述和评价,文献中经典裂隙变形模型的适用性尚未得到试验和数值模拟的验证。通过法向加载试验和弹塑性接触数值计算研究了具有... 受地质活动影响,天然裂隙往往存在不同程度的变形错位,对此类裂隙在法向应力作用下的变形行为尚缺乏定量的描述和评价,文献中经典裂隙变形模型的适用性尚未得到试验和数值模拟的验证。通过法向加载试验和弹塑性接触数值计算研究了具有不同错位的砂岩裂隙在法向应力作用下的变形破坏行为。采用经典的双曲线模型、统一指数模型和对数模型拟合了应力-位移曲线,确定了模型中参数的变化规律。结果表明:试验得到的应力-位移曲线与塑性破坏区域与数值计算结果基本吻合,验证了自主开发的弹塑性接触计算程序的可靠性;双曲线模型和对数模型在应力水平较小的阶段与数值计算结果存在较大偏离,而统一指数模型通过引入系数n,能够较好地匹配整个加载过程中的应力-位移关系;模型中的最大闭合量Vmax与裂隙最大开度正相关,初始法向刚度K_(ni)与岩石弹性模量正相关,与裂隙表面粗糙度和错位率负相关,系数n与裂隙表面粗糙度和错位率正相关;基于上述规律建立了针对V_(max)、K_(ni)和n的预测公式,预测结果与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 岩石裂隙 法向应力 法向位移 错位 弹塑性接触
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飞行器MSD结构剩余强度可靠性分析研究 被引量:2
15
作者 薛小锋 郑香伟 +1 位作者 李咪咪 冯蕴雯 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期195-200,共6页
飞行器结构的多裂纹是导致结构可靠性降低和破坏的主要原因,在考虑结构多裂纹之间相互影响的基础上对飞行器多裂纹结构进行剩余强度可靠性研究,并探寻影响剩余强度及其可靠性的主要原因。首先通过建立断裂力学有限元模型对飞行器典型MSD... 飞行器结构的多裂纹是导致结构可靠性降低和破坏的主要原因,在考虑结构多裂纹之间相互影响的基础上对飞行器多裂纹结构进行剩余强度可靠性研究,并探寻影响剩余强度及其可靠性的主要原因。首先通过建立断裂力学有限元模型对飞行器典型MSD(Multiple-Site Damage)壁板结构进行确定性的剩余强度计算;接着在剩余强度和载荷分别服从Weibull分布和正态分布的基础上,建立了MSD壁板的剩余强度可靠性模型;最后通过数值积分对一组2024-T3 MSD壁板进行了剩余强度及其失效概率计算。对比结果显示采用该方法得到的计算结果与试验得到的结构失效概率基本一致。该方法考虑了裂纹间的相互影响、裂纹扩展阻力曲线、剩余强度和载荷的概率分布等方面的因素,可为研究飞行器结构多裂纹现象提供一定的支持。 展开更多
关键词 MSD壁板 有限元 剩余强度 分布 可靠性模型
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Experimental study on the slip evolution of planar fractures subjected to cyclic normal stress 被引量:1
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作者 Kang Tao Wengang Dang +1 位作者 Xian Liao Xingling Li 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS CSCD 2023年第4期217-232,共16页
The frictional rupture mechanisms of rock discontinuities considering the dynamic load disturbance still remain unclear.This paper investigates the transitional behaviors of slip events happened on a planar granite fr... The frictional rupture mechanisms of rock discontinuities considering the dynamic load disturbance still remain unclear.This paper investigates the transitional behaviors of slip events happened on a planar granite fracture under cyclic normal stress with diferent oscillation amplitudes.The experimental results show that the activations of fast slips always correlate with unloading of normal stress.Besides,the intensive normal stress oscillation can weaken the shear strength which is recoverable when the normal stress return to constant.The rupture patterns are quantifed by stress drop,slip length and slip velocity.With the efect of small oscillation amplitudes,the slip events show chaotic shapes,compared to the regular and predictable style under constant normal stress.When the amplitude is large enough,the big and small slip events emerge alternately,showing a compound slip style.Large amplitude of the cyclic normal stress also widens the interval diferences of the slip events.This work provides experimental supports for a convincible link between the dynamic stress disturbance and the slip behavior of rock fractures. 展开更多
关键词 Rock fracture Frictional rupture Cyclic normal stress Slip transition Rate and state friction law
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考虑软体和硬体开度的岩体单裂隙渗流与法向应力耦合模型研究 被引量:1
17
作者 杨健航 叶祖洋 +1 位作者 黄诗冰 程爱平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期3473-3480,共8页
岩体裂隙渗流与法向应力耦合机理是裂隙岩体水力耦合分析的重要基础。岩体裂隙法向应力与渗透性曲线呈现出的非线性变化特征随法向应力增加往往有显著差别:低应力条件下裂隙渗透性急剧下降,而高应力条件下裂隙渗透性减少较为缓慢。目前... 岩体裂隙渗流与法向应力耦合机理是裂隙岩体水力耦合分析的重要基础。岩体裂隙法向应力与渗透性曲线呈现出的非线性变化特征随法向应力增加往往有显著差别:低应力条件下裂隙渗透性急剧下降,而高应力条件下裂隙渗透性减少较为缓慢。目前,传统数学模型难以描述低应力和高应力条件下裂隙渗透性变化的差异性。因此,基于双弹簧Hooke模型(two-part Hooke’s model,简称TPHM),将裂隙开度分为硬体开度和软体开度2个部分,分别考虑低应力和高应力条件下软体开度与硬体开度对岩体裂隙变形与渗流特性的影响,建立岩体裂隙渗流与法向应力耦合数学方程。采用3组加载条件下的花岗岩裂隙水力耦合试验数据验证理论模型,结果表明理论模型与实验数据基本一致,且优于负指数模型、幂函数模型以及对数模型,指出了软体和硬体开度定量描述岩体裂隙非线性水力耦合特性的有效性,揭示了低应力状态下软体开度对岩体裂隙渗透性变化的主要控制作用。 展开更多
关键词 岩石力学 单裂隙 法向应力 渗流 双弹簧Hooke模型
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大理岩裂隙渗流的时间效应试验研究 被引量:1
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作者 王辰霖 郭保华 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1498-1504,共7页
应用自行研制的辐射型渗流试验装置对含单个张裂隙粗晶大理岩进行不同法向应力作用下的渗流试验,分析法向蠕变对渗流特征与法向应力和水头大小关系的影响。结果表明:在恒定法向应力作用下,裂隙蠕变闭合量与时间呈对数函数关系,随时间增... 应用自行研制的辐射型渗流试验装置对含单个张裂隙粗晶大理岩进行不同法向应力作用下的渗流试验,分析法向蠕变对渗流特征与法向应力和水头大小关系的影响。结果表明:在恒定法向应力作用下,裂隙蠕变闭合量与时间呈对数函数关系,随时间增加而增大,呈现出明显的初始蠕变阶段特征;降水头阶段和升水头阶段渗流量均与水头差呈线性关系,岩石裂隙法向蠕变导致恒定法向应力下岩石裂隙渗流能力随时间增加而降低,降水头阶段与升水头阶段相同水头差处流量差值随水头差的增加而增大;在相同水头差作用下,降水头阶段和升水头阶段渗流量均与法向应力呈负指数函数关系,降水头阶段与升水头阶段相同法向应力处渗流量差值随法向应力增加而降低,其原因为裂隙蠕变闭合量与法向应力呈正线性关系。研究结果对岩体裂隙渗流工程实践具有一定参考意义。 展开更多
关键词 岩石力学 辐射流 张裂隙 水头差 法向应力
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论以应力为参量的复合型裂纹断裂准则
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作者 苏彬 崔振源 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第12期B674-B677,共4页
60年代,Erdogan和Sih继承了历史上材料宏观最大正应力理论思想,提出了复合型裂纹的最大周向应力准则;而后,力学工作者以裂纹前缘的应力分量为参量,提出了多种复合断裂准则。这些准则的主要区别为:(1)裂纹起裂是在裂纹前缘的特征圆上还... 60年代,Erdogan和Sih继承了历史上材料宏观最大正应力理论思想,提出了复合型裂纹的最大周向应力准则;而后,力学工作者以裂纹前缘的应力分量为参量,提出了多种复合断裂准则。这些准则的主要区别为:(1)裂纹起裂是在裂纹前缘的特征圆上还是在其它地方;(2)断裂参量是单一的应力分量还是各应力分量的组合。为此,本文对最大周向应力准则([σ_θ]_(max)准则)、等能量密度线上的最大周向应力准则([σ_(Wθ)]_(max)准则)、径向正应力和切向剪应力联合准则([σ_γ,σ_(γθ)]_(max)准则)和最大主应力准则([σ_1]_(max)准则)进行了试验验证和理论分析,认为断裂准则应建立在同一力学基础上,其断裂参量应以应力分量的组合来形成。 展开更多
关键词 裂纹 断裂 正应力 剪应力 能量密度
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三维脆性破裂的拉应力判据 被引量:9
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作者 李世愚 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1990年第5期547-555,共9页
用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(K_(Ⅲ)≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法(第一主微分面定点法)。对于给定应力强度因子K_i(i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值... 用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(K_(Ⅲ)≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法(第一主微分面定点法)。对于给定应力强度因子K_i(i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(K_(Ⅲ)≠0)问题中等价,在二维(K_(Ⅲ)=0)问题中不完全等价。 展开更多
关键词 三维 破裂 拉应力 断层 判据 断断
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