煤体在冲击荷载作用下的损伤机制 被引量：15

1

作者 穆朝民 宫能平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2011-2018,共8页

以静力学、冲击动力为实验手段,得出煤在不同应变率荷载下的应力-应变关系。根据实验结果及煤体动态力学特征,通过改进朱-王-唐本构模型建立了体现煤体应变率效应、损伤特征的本构方程。将建立的方程嵌入有限元程序中对煤体在不同峰值... 以静力学、冲击动力为实验手段,得出煤在不同应变率荷载下的应力-应变关系。根据实验结果及煤体动态力学特征,通过改进朱-王-唐本构模型建立了体现煤体应变率效应、损伤特征的本构方程。将建立的方程嵌入有限元程序中对煤体在不同峰值冲击荷载作用下的损伤机理进行研究,研究结果表明:煤体在冲击荷载下出现层状间隔劈裂结构,煤体的劈裂损伤主要有2种形式:①由较大拉剪应力形成的"快速跃升式"损伤;②拉剪-压剪交替作用累积形成的"慢速阶梯式"损伤。 展开更多

关键词 冲击荷载 损伤 应变率 数值模拟 本构方程

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加载速率对岩石动态断裂韧度影响的试验 被引量：9

2

作者 宫能平 罗裕繁 高远 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1570-1572,1580,共4页

采用CCCD-SHPB(Central Cracked Circular Disk-Split Hopkinson Pressure Bar)试验系统对花岗岩试件实施不同加载速率下的纯Ι型加载试验,测得平均载荷■随时间的变化关系.将实测的载荷代入到推广的中心裂纹圆盘试件应力强度因子计算公... 采用CCCD-SHPB(Central Cracked Circular Disk-Split Hopkinson Pressure Bar)试验系统对花岗岩试件实施不同加载速率下的纯Ι型加载试验,测得平均载荷■随时间的变化关系.将实测的载荷代入到推广的中心裂纹圆盘试件应力强度因子计算公式,获得花岗岩在不同加载速率下的动态断裂韧度,揭示加载速率与动态断裂韧度的相关性.试验结果表明,加载速率为50～350GPa·m^(1/2)/s时,随加载速率的增加,断裂韧度呈现出线性上升趋势. 展开更多

关键词 动态断裂韧度 加载速率 霍普金森压杆 中心裂纹圆盘

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周边切口试件裂纹稳态扩展过程的动力学有限元分析 被引量：3

3

作者 宫能平 夏源明 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期655-660,共6页

建立了以实测的平均载荷 P作为试件端面的力边界条件 ;以实测的tid 和 a(t)作为运动边界条件 ,将周边切口短圆柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型 ;成功地、较真实地模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程 ;进一步论证... 建立了以实测的平均载荷 P作为试件端面的力边界条件 ;以实测的tid 和 a(t)作为运动边界条件 ,将周边切口短圆柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型 ;成功地、较真实地模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程 ;进一步论证了在起裂时的围道 ^J(t)积分和裂纹稳态扩展时修正的围道 ^J(t)积分在裂尖稍远处是守恒的 ;计算得到的阻力曲线与试件尺寸无关 ;模拟了裂纹起裂及稳态扩展时的变形场和应力场的演化过程 。 展开更多

关键词 周边切口试件 稳态扩展过程 动力学有限元分析 动态断裂 动态J积分 裂纹扩展 塑性区演化 断裂力学

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空腔体长度对抑制瓦斯爆炸性能的影响研究 被引量：5

4

作者 周辉 穆朝民 +1 位作者 刘伟 黄海健 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期107-112,共6页

为探究直管道中附设的空腔结构长度与瓦斯抑爆效能的关系,设计断面为500 mm×200 mm,长度分别为300、500和800 mm的矩形空腔体,基于自主搭建的长36 m大型瓦斯爆炸试验系统,通过在爆炸管网中铺设不同长度的腔体结构开展抑爆试验。结... 为探究直管道中附设的空腔结构长度与瓦斯抑爆效能的关系,设计断面为500 mm×200 mm,长度分别为300、500和800 mm的矩形空腔体,基于自主搭建的长36 m大型瓦斯爆炸试验系统,通过在爆炸管网中铺设不同长度的腔体结构开展抑爆试验。结果表明:不同长度的腔体均能在一定程度上抑制爆炸火焰锋面,且腔体的消焰效果与其长度近似线性相关,在试验范围内最高可使火焰抑制率达76.91%;腔体超压抑制率与长度呈对数函数关系,且腔体抑制超压存在一临界长度,长度为300 mm时,对冲击波超压起促进作用;超压峰值涨幅为9.5%,随着长度由500 mm增至800 mm,腔体对超压抑制率由17.59%提升至28.53%。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 爆炸抑制 空腔长度 火焰传播 压力峰值

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45#钢动态断裂韧性测试的试验研究 被引量：6

5

作者 宫能平 李贤 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第4期65-68,共4页

利用旋转盘式间接杆—杆型冲击拉伸试验装置,对带周边切口的短圆柱小试件(45#钢)进行了室温下的平面应变型弹塑性材料动态断裂试验。用试件两端的平均载荷—相对位移曲线(P-δ)来推广Rice公式确定动态J积分,采用柔度变化率法确定起裂时... 利用旋转盘式间接杆—杆型冲击拉伸试验装置,对带周边切口的短圆柱小试件(45#钢)进行了室温下的平面应变型弹塑性材料动态断裂试验。用试件两端的平均载荷—相对位移曲线(P-δ)来推广Rice公式确定动态J积分,采用柔度变化率法确定起裂时间,从而获得表征弹塑性材料动态起裂韧度JID。冲击拉伸试验表明,作为典型的应变率相关弹塑性材料的45#钢,其断裂韧性随加载速率的增加而下降。 展开更多

关键词 动态断裂韧性 积分 加载速率

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煤岩Holmquist-Johnson-Cook本构模型参数研究 被引量：5

6

作者 宫能平 张朋朋 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第3期1-6,共6页

以淮南潘谢煤田13-1煤层煤岩基本物理、力学实验为基础,通过拟合三轴实验、Hopkinson压杆实验和Hugoniot实验数据,得到了煤岩的极限面参数、率效应参数和压力参数的取值,总结出一套获取煤岩HJC模型参数的方法。基于所确定的参数,运用LS-... 以淮南潘谢煤田13-1煤层煤岩基本物理、力学实验为基础,通过拟合三轴实验、Hopkinson压杆实验和Hugoniot实验数据,得到了煤岩的极限面参数、率效应参数和压力参数的取值,总结出一套获取煤岩HJC模型参数的方法。基于所确定的参数,运用LS-DYNA有限元软件,对煤岩SHPB实验进行了数值模拟验证,结果表现出较好的一致性。此外,通过保持所确定的参数不变,仅改变单一关键参数的方法对煤岩SHPB试验进行数值分析,得到了极限面参数A、B对煤岩动态性能的影响规律。数值模拟的结果表明参数确定方法是有效的,所确定的参数能较准确反映煤岩的动态性能,可为煤岩动载数值计算提供帮助。 展开更多

关键词 煤岩 HJC模型参数 敏感性分析 SHPB 数值模拟

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空腔及其耦合水袋抑制瓦斯爆炸实验研究 被引量：2

7

作者 周辉 穆朝民 +2 位作者 李重情 刘伟 黄海健 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期26-32,共7页

为探索一种新型瓦斯抑爆技术,设计宽径比分别为1.5,2.5,4的矩形空腔体,并基于自行搭建的长36m,管径为200mm的大型瓦斯爆炸实验系统,通过在管网中铺设不同宽径比空腔体结构开展抑爆实验。此外依托支护简单的宽径比为2.5的空腔体,在腔体... 为探索一种新型瓦斯抑爆技术,设计宽径比分别为1.5,2.5,4的矩形空腔体,并基于自行搭建的长36m,管径为200mm的大型瓦斯爆炸实验系统,通过在管网中铺设不同宽径比空腔体结构开展抑爆实验。此外依托支护简单的宽径比为2.5的空腔体,在腔体内填充不同质量水袋开展实验,以期进一步提高空腔体抑爆性能。结果表明:对于长径比为2.5、高径比为1的空腔体在实验宽径比范围内均能在一定程度上抑制瓦斯爆炸强度;随着腔体宽径比的增加,截面面积变化率增大,火焰及冲击波超压峰值衰减幅度越大,抑爆效果越佳;空腔耦合抑爆剂水能提高腔体的抑爆效果,在实验范围内较纯空腔可使火焰抑制率最大提高70%,超压峰值抑制率最大提高263%。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 空腔体 抑爆 宽径比 压力峰值 爆炸火焰

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腔体消波机理数值模拟及其耦合抑爆剂抑制爆炸试验研究 被引量：2

8

作者 刘伟 穆朝民 +3 位作者 李重情 周辉 谢飞杨 黄海健 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期88-95,共8页

以数值模拟方法对500 mm×500 mm×200 mm(长×宽×高)腔体进行分析,发现该腔体具有良好的抑制瓦斯爆炸冲击波的效果。考虑到井下瓦斯爆炸可能引起煤粉二次爆炸,从而进行岩粉、水、MCA粉(三聚氰胺氰尿酸盐)在铺设煤粉... 以数值模拟方法对500 mm×500 mm×200 mm(长×宽×高)腔体进行分析,发现该腔体具有良好的抑制瓦斯爆炸冲击波的效果。考虑到井下瓦斯爆炸可能引起煤粉二次爆炸,从而进行岩粉、水、MCA粉(三聚氰胺氰尿酸盐)在铺设煤粉条件下耦合腔体的对比试验,从煤粉二次爆炸、爆炸火焰和爆炸冲击波峰值超压的抑制情况来判定抑爆效果。由实验结果,100 g MCA粉和500 g岩粉可完全抑制煤粉二次爆炸,140 g MCA粉和600 g岩粉可完全抑制爆炸火焰,600 g水既不能完全抑制煤粉二次爆炸也不能完全抑制爆炸火焰,100 g的MCA粉、岩粉、水的抑制率分别为24.95%,-10.08%,5.54%。由此得出结论MCA粉耦合腔体各方面抑爆效果最优,岩粉对抑制煤粉二次爆炸和抑制爆炸火焰的性能优于水,水在抑制爆炸冲击波峰值超压的效果优于岩粉。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 抑爆 腔体消波 煤粉二次爆炸

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岩石材料动态断裂韧性的实验研究 被引量：4

9

作者 高远 宫能平 罗裕繁 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第1期13-16,共4页

为了研究岩石类材料的动态力学性能及动态破坏机理,防止出现岩石爆裂造成灾难性破坏,根据中心裂纹圆盘试件断裂韧性测试方法和分离式霍普金森压杆的基本原理,在SHPB装置上测试了花岗岩的动态断裂韧性。对测试结果按照SHPB基本原理进行处... 为了研究岩石类材料的动态力学性能及动态破坏机理,防止出现岩石爆裂造成灾难性破坏,根据中心裂纹圆盘试件断裂韧性测试方法和分离式霍普金森压杆的基本原理,在SHPB装置上测试了花岗岩的动态断裂韧性。对测试结果按照SHPB基本原理进行处理,以试件两端平均载荷带入准静态公式得到动态断裂韧性。处理结果表明,用试件两端平均载荷获得岩石动态断裂韧性的实验方法有效的;花岗岩的动态断裂韧性具有加载速率相关性,随着加载速率的增加断裂韧性增大。 展开更多

关键词 岩石力学 HOPKINSON压杆 动态断裂

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用于动态断裂试验的高温炉设计及温度场模拟 被引量：2

10

作者 许文君 昝祥 +1 位作者 汪洋 宫能平 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第1期35-41,共7页

根据在分离式霍布金森压杆上进行岩石的高温动态断裂试验的要求设计了一个高温炉,并通过ANSYS程序对高温炉温度场进行模拟,得到了高温炉的温度场分布图。此外,还对包括试件和压杆(入射杆与透射杆)在内的试验系统温度场进行了模拟,比较... 根据在分离式霍布金森压杆上进行岩石的高温动态断裂试验的要求设计了一个高温炉,并通过ANSYS程序对高温炉温度场进行模拟,得到了高温炉的温度场分布图。此外,还对包括试件和压杆(入射杆与透射杆)在内的试验系统温度场进行了模拟,比较了试件与压杆接触加热和分离加热两种计算结果。结果表明,采用压杆与试件分离加热方式可使试件获得均匀温度场。 展开更多

关键词 高温炉 温度场模拟 动态断裂 冲击压缩

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弹塑性材料动态起裂止裂和裂纹稳态扩展轨迹的试验研究 被引量：2

11

作者 宫能平 夏源明 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期178-183,共6页

利用一维试验原理 ,在冲击拉伸试验装置上实现了周边切口短圆柱试件的动态起裂和动态止裂试验 ,利用止裂试验中不同的裂纹止裂长度Δa和止裂点处的总体柔度 ,拟合一标定曲线 ,根据 P δ曲线上每一点的总体柔度由标定曲线来确定裂纹的... 利用一维试验原理 ,在冲击拉伸试验装置上实现了周边切口短圆柱试件的动态起裂和动态止裂试验 ,利用止裂试验中不同的裂纹止裂长度Δa和止裂点处的总体柔度 ,拟合一标定曲线 ,根据 P δ曲线上每一点的总体柔度由标定曲线来确定裂纹的稳态扩展轨迹 ,从而得到裂纹的扩展速度 . 展开更多

关键词 弹塑性材料 动态起裂 动态止裂 裂纹扩展轨迹 标定曲线 冲击拉伸试验

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偏心压缩对岩石力学试验结果影响的分析 被引量：2

12

作者 考四明 宫能平 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2008年第3期39-41,共3页

通过对线弹性范围内岩石试件偏心压缩的解析分析、有限元数值模拟计算和偏心压缩试验,说明了在岩石中截面圆周上等间距分布点的应力值在平均应力值(轴心压缩应力值)上下对称分布。如果在试验中严格按此布点,可以消除偏心压缩的影响,获... 通过对线弹性范围内岩石试件偏心压缩的解析分析、有限元数值模拟计算和偏心压缩试验,说明了在岩石中截面圆周上等间距分布点的应力值在平均应力值(轴心压缩应力值)上下对称分布。如果在试验中严格按此布点,可以消除偏心压缩的影响,获得较准确的应变值。同时岩石在偏心压缩下易于破坏,测得抗压强度小于轴心压缩的抗压强度,因此试验中要尽量避免偏心压缩,尽可能做到准确定位。 展开更多

关键词 岩石力学 偏心压缩 数值计算

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钢筋缠绕加捻新结构锚杆 被引量：1

13

作者 戴雪晴 宫能平 《煤矿机械》 北大核心 2007年第12期133-134,共2页

利用钢筋缠绕获得一种新结构锚杆,通过改变锚杆的截面形状来提高锚杆横截面惯性矩,从而提高锚杆的抗剪能力,同时通过改变锚杆的外形结构来改变锚杆和水泥药卷的黏结性能。

关键词 锚杆 钢筋 抗剪性能

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弹塑性材料裂纹小量稳态扩展测试方法的讨论 被引量：1

14

作者 宫能平 夏源明 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期87-92,共6页

弹塑性材料动态断裂试验结果表明 ,裂纹起裂后存在一个稳态扩展过程 .为了获得材料的扩展阻力 ,该文利用自行研制的间接杆 杆型冲击拉伸试验装置 ,通过控制入射脉冲和消除波二次反射加载影响 ,成功地在冲击拉伸试验装置上实施周边切口... 弹塑性材料动态断裂试验结果表明 ,裂纹起裂后存在一个稳态扩展过程 .为了获得材料的扩展阻力 ,该文利用自行研制的间接杆 杆型冲击拉伸试验装置 ,通过控制入射脉冲和消除波二次反射加载影响 ,成功地在冲击拉伸试验装置上实施周边切口短圆柱小试件的冲击拉伸加卸载试验 ,即动态起裂止裂试验 ,依据动态起裂止裂试验和二次加载试验的结果 ,采用标定曲线法获得裂纹稳态扩展的轨迹a(t) .该文还推出了裂纹稳态扩展过程的J积分计算公式 ,根据 P δ曲线和裂纹稳态扩展的轨迹a =a(t) ,由此得到了材料小量稳态扩展阻力曲线JR Δa ,结果表明 ,JR Δa曲线不随试件尺寸的变化而变化 ,可以作为材料的特征曲线 ,从而形成了弹塑性材料裂纹稳态扩展阻力特性的J表征和测试方法 . 展开更多

关键词 弹塑性材料 冲击拉伸 起裂止裂试验 动态断裂试验 裂纹稳态扩展 弹性柔度 裂纹深度

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影响不对称软岩巷道掘进支护时间的数值模拟 被引量：1

15

作者 宫能平 考四明 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第4期26-28,共3页

利用不对称有限元模型模拟软岩巷道掘进,使用巷道岩石应力释放比例确定支护时间。分析了不同应力释放比例对巷道变形的影响,通过观察支护时间-应力曲线和支护时间-位移曲线,确定软岩巷道支护应在应力部分释放后实施,提前或滞后实施将影... 利用不对称有限元模型模拟软岩巷道掘进,使用巷道岩石应力释放比例确定支护时间。分析了不同应力释放比例对巷道变形的影响,通过观察支护时间-应力曲线和支护时间-位移曲线,确定软岩巷道支护应在应力部分释放后实施,提前或滞后实施将影响施工效果,对现场施工具有指导意义。 展开更多

关键词 软岩巷道 数值模拟 支护时间

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不同应力状态下弹塑性材料动态起裂韧度的实验研究 被引量：1

16

作者 宫能平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期774-777,784,共5页

由一维实验原理 ,利用冲击拉伸实验装置对周边切口的 Ly1 2 cz铝合金短圆柱试件进行冲击拉伸加载 ,并推广 Rice远场 J积分公式 ,由试件两端的平均载荷 -相对位移曲线来计算 J积分 ,用起裂点处的 J积分来表征弹塑性材料的动态起裂韧度 J... 由一维实验原理 ,利用冲击拉伸实验装置对周边切口的 Ly1 2 cz铝合金短圆柱试件进行冲击拉伸加载 ,并推广 Rice远场 J积分公式 ,由试件两端的平均载荷 -相对位移曲线来计算 J积分 ,用起裂点处的 J积分来表征弹塑性材料的动态起裂韧度 JID,初步形成了一套平面应变型弹塑性材料动态起裂韧度的表征与测试方法 .实验所获得的动态起裂韧度 JID是与试件尺寸无关的材料常数 ,且比平面应力状态下的动态起裂韧度低 ,结果的离散性也很小 .实验结果表明 。 展开更多

关键词 冲击拉件 平面应力 平面应变 周边切口 弹塑性材料 动态起裂韧性

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不对称软岩巷道支护设计的优化分析 被引量：1

17

作者 考四明 宫能平 祁建奎 《矿业安全与环保》 北大核心 2010年第2期86-88,共3页

通过建立三维模型,对不对称软岩巷道支护进行数值模拟,较真实地模拟出锚杆的间排距和直径对巷道变形的影响,克服了二维数值模拟的不足;并且选用绝对位移量作为比较量,以便于根据围岩变形的连续情况找出关键部位,进行二次加强支护,从而... 通过建立三维模型,对不对称软岩巷道支护进行数值模拟,较真实地模拟出锚杆的间排距和直径对巷道变形的影响,克服了二维数值模拟的不足;并且选用绝对位移量作为比较量,以便于根据围岩变形的连续情况找出关键部位,进行二次加强支护,从而得出较为合理的优化参数,可为支护工程设计施工提供技术支持。 展开更多

关键词 软岩巷道 锚杆支护 数值模拟 不对称

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岩石动态断裂韧度温度相关性的实验研究 被引量：1

18

作者 宫能平 陈明飞 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第4期1-3,31,共4页

利用CCCD—SHPB（CentralCrackedCircularDisk—SplitHopkinsonPressureBar）试验系统对花岗岩试件实施同一加载速率、不同温度下的纯I加载试验，进而研究环境温度对岩石类材料动态断裂性能的影响。实验过程中控制加载脉冲，使得测试试... 利用CCCD—SHPB（CentralCrackedCircularDisk—SplitHopkinsonPressureBar）试验系统对花岗岩试件实施同一加载速率、不同温度下的纯I加载试验，进而研究环境温度对岩石类材料动态断裂性能的影响。实验过程中控制加载脉冲，使得测试试件的加载速率基本一致，测得不同温度下试件两端平均栽荷P随时间的变化关系，将最大P-max心裂纹圆盘应力强度因子墨公式，获得不同温度下中心裂纹巴西圆盘岩石试件的动态断裂韧度蜀。。测试结果表明，温度处于10—100℃时，花岗岩动态断裂韧度K-Id温度的升高逐步下降，近似呈线性关系。 展开更多

关键词 断裂韧度 霍布金森压杆 中心裂纹圆盘

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脉冲载荷影响岩石动态断裂韧性的有限元分析 被引量：1

19

作者 赵丽霞 宫能平 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第1期63-67,共5页

依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圆盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力... 依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圆盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力学有限元计算,系统的分析了加载脉冲上升沿对岩石类材料动态断裂韧度测试的影响。通过比较中心裂纹圆盘试件动态应力强度因子的近场解和远场解,依据有限元分析结果确定动载荷脉冲上升沿时间对岩石动态应力强度因子的影响,从而选择合理的时间值。 展开更多

关键词 动态断裂韧度 动态应力强度因子 近场解 远场解 脉冲上升沿时间

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周边切口短圆柱试件裂纹稳态扩展过程的有限元分析

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作者 宫能平 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期213-216,共4页

以实测的平均载荷 P作为试件端面的力边界条件 ,以实测的起裂时间tid和a(t)作为运动边界条件 ,将周边切口短圆柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型 ,模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程 ;论证了裂纹起裂时围道 ^J(t)积... 以实测的平均载荷 P作为试件端面的力边界条件 ,以实测的起裂时间tid和a(t)作为运动边界条件 ,将周边切口短圆柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型 ,模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程 ;论证了裂纹起裂时围道 ^J(t)积分和稳态扩展时修正的围道 ^J(t)积分在离裂尖稍远处是守恒的 ;还论证了依据 P δ曲线计算得到的JMR Δa阻力曲线与试件尺寸无关 ,论证了相应的表征和测试方法是合理有效的 . 展开更多

关键词 弹塑性材料 精细有限元分析 轴对称模型 有限元分析 裂纹扩展

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