国家自然科学基金(51179115)
- 作品数：13 被引量：85H指数：8
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- 相关机构：四川大学中国矿业大学（北京）重庆交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金更多>>
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- 霍普金森杆冲击压缩单裂纹圆孔板的岩石动态断裂韧度试验方法被引量：24
- 2013年
- 对压缩单裂纹圆孔板（single cleavage drilled compression-SCDC）砂岩试样，利用分离式霍普金森压杆（SHPB）冲击加载，进行了岩石张开型（I型）动态断裂实验。分别采用2种方法确定砂岩的动态断裂韧度，第1种方法是实验一数值法：由SHPB弹性杆上应变片获得作用在试件上的加载力，然后输入有限元分析程序求得试样裂尖动态应力强度因子，对应于裂尖起裂时刻的动态应力强度因子即为材料动态断裂韧度值；第2种方法是准静态法：将载荷峰值代入静态应力强度因子公式确定动态断裂韧度。2种方法的结果差异较大，对无量纲裂纹长度α／R=0．64（A组）试样，准静态方法确定的断裂韧度值要比实验．数值法确定的断裂韧度值平均要小35％～62％；对无量纲裂纹长度α／R=1．61（B组）试样，准静态方法的计算结果比实验-数值法的计算结果平均要小72％～83％。从原理上讲，实验-数值法比准静态法能更合理地测定岩石的动态断裂韧度。
- 倪敏苟小平王启智
- 关键词：分离式霍普金森压杆
- 用SHPB径向冲击边裂纹平台圆环(ECFR)的动态断裂实验被引量：6
- 2015年
- 为了研究岩石的Ⅰ型动态断裂韧度测试方法,用大直径(100 mm)分离式霍普金森压杆(SHPB)对边裂纹平台圆环(edge cracked flattened ring,ECFR)砂岩试样进行径向冲击实验。分别用普通应变片和高精度裂纹扩展计2种测试元件监测试样起裂时刻和测定裂纹传播速度,比较了它们的准确性和合理性。用实验-数值结合普适函数分析测定了砂岩的动态起裂韧度和动态扩展韧度,初步探讨了动态加载率影响动态起裂韧度的原因,以及裂纹扩展速度对动态扩展韧度的影响,对ECFR试样裂纹扩展路径弯折现象也进行了理论分析。研究结果表明:裂纹扩展计测定比应变片更为灵敏、准确、合理。加载率在(0.74~4.48)×104MPa·m1/2/s范围内动态起裂韧度随动态加载率的增大而增大,裂纹扩展速度在(0.24~0.34)cR范围内动态扩展韧度随裂纹扩展速度的增大而提高。
- 张财贵周妍杨井瑞王启智
- 关键词：动态断裂韧度分离式霍普金森压杆
- 压缩双裂纹和单裂纹圆孔板应力强度因子公式被引量：10
- 2013年
- 从理论模型和数值分析上澄清了国外文献关于压缩双裂纹圆孔板(double cleavage drilled compression,DCDC)的应力强度因子不同的公式引起的混淆.证明Plaisted等用修正压缩无限大板中圆孔双边裂纹的解和欧拉--伯努利梁理论得到的DCDC应力强度因子公式都存在推导和原理性的失误.指出Jenne等推导的公式形式过于复杂不便使用,而He等的公式适用范围偏小.通过拟合有限元法宽范围数值计算结果导出DCDC的应力强度因子的新公式,该公式形式简单,对无量纲裂纹长度和无量纲板宽度适用范围较大,最大误差是7%.此外,还对新提出的压缩单裂纹圆孔板(single cleavage drilled compression,SCDC)做了分析,首次得到的SCDC应力强度因子公式的最大误差是5%.给出的2个公式可分别用于脆性材料DCDC或SCDC试样的断裂韧度测试.
- 倪敏倪敏王启智
- 关键词：应力强度因子有限元分析
- 用边裂纹平台圆环试样测试岩石的Ⅰ型动态断裂韧度被引量：10
- 2014年
- 用大直径(φ100 mm)分离式霍普金森压杆径向冲击边裂纹平台圆环试样,测试砂岩的Ⅰ型动态断裂韧度。使用裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)测定试样起裂时刻和裂纹扩展速度,结果表明裂纹扩展计测定比传统电阻应变片更为灵敏,测定结果更接近裂纹破坏真实情况。用实验-数值法确定了试样的动态起裂韧度,采用实验-数值法并结合普适函数进一步求得砂岩的动态扩展韧度。研究发现在一定范围内动态起裂韧度随加载率的增加而增大,而动态扩展韧度随裂纹扩展速度的变大而略微增加。
- 张财贵周妍杨井瑞王启智
- 用能量图形面积法计算非线性弹性材料任意加载方式的能量释放率
- 2015年
- 从能量释放率G的定义出发,用图解法,即能量图形面积法,分别对线弹性材料和非线性弹性材料,以及在固定位移,或固定载荷,或任意加载方式的情况下,推导出能量释放率的计算公式.证明不同加载方式下的非线性弹性材料的能量释放率,在用能量图形面积法极限求导时,其数值是一样的.
- 王启智张财贵周妍杨井瑞
- 关键词：能量释放率加载方式
- 基于尺寸效应的无腹筋钢筋混凝土梁的剪切强度公式被引量：2
- 2013年
- 取无腹筋钢筋混凝土梁的临界斜裂缝及其顶端横截面所截隔离体为研究对象,根据极限平衡法,建立平衡方程组。分析临界剪压区主应力与梁斜截面破坏形式的关系,并对临界剪压区进行应力分析,再应用Baant提出的尺度律,得到同时适用于斜拉破坏和剪压破坏的无腹筋钢筋混凝土梁的剪切强度公式,其中,临界剪压区高度是该公式的未知参数。通过对Baant试验数据库进行Levenberg-Marguardt非线性最小二乘曲线拟合,得到临界剪压区高度与各参数的幂指数关系。最后经与Collins试验数据库比较可知,相对于ACI 318-08和GB 50010-2010对应的剪切强度公式,所得的剪切强度公式能更好地与试验数据吻合,且和Baant的剪切强度公式计算结果接近。
- 罗林王启智
- 关键词：剪切强度尺寸效应应力分布
- 圆孔内单边(或双边)裂纹平台巴西圆盘应力强度因子的全面标定被引量：9
- 2015年
- 虽然径向压缩含内单边裂纹的圆环型试样已有学者进行了分析,但在该试样上增加有益于加载的平台,就形成了新的试样——圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘(holed single cracked flattened Brazilian disc,HSCFBD),并对其进行了研究.此外,对圆孔内(双边)裂纹平台巴西圆盘(holed cracked flattened Brazilian disc,HCFBD)做了进一步研究.通过有限元分析,对含有不同内外半径比、无量纲裂纹长度、平台角的HSCFBD和HCFBD的无量纲应力强度因子Y进行了全面标定,给出Y的曲线和拟合公式,拟合公式计算结果与数值标定结果相对误差在±1.39%以内.分析了试件形状参数对应力强度因子的影响:内外半径比越大,平台角越小,无量纲应力强度因子越大.根据应力强度因子的变化规律,推荐了适合测试Ⅰ型断裂韧度的HSCFBD和HCFBD的参数.进行了HCFBD的初步试验,还用国际岩石力学学会建议的人字形切槽巴西圆盘做了对比试验.
- 周妍张财贵杨井瑞王启智
- 关键词：有限元分析
- 测试断裂韧度的一类边裂纹平台圆环(盘)试样:数值分析和标定结果被引量：3
- 2014年
- 提出测试I型断裂韧度的一类新型试样,包括边裂纹平台圆环、边裂纹平台半圆环、边裂纹平台半圆盘,以及它们没有平台的情况,一共6种构型。采用有限元方法标定这一类边裂纹平台(半)圆环(盘)的量纲一化的应力强度因子,分析其变化规律,并给出相应的曲线拟合公式。结果显示,边裂纹(平台)圆环试样量纲一化的应力强度因子–裂纹长度曲线具有先升后降的特殊性质,这使得它们的测试临界点容易从对应的载荷–位移曲线判断和确定,可以方便地测试材料的断裂韧度。边裂纹平台半圆盘也有类似的性质,但试样宜选取较大的平台角,而边裂纹半圆盘和边裂纹(平台)半圆环却没有这种性质。此外,经过初步试验,用边裂纹平台半圆盘和边裂纹平台半圆环试样测得砂岩的断裂韧度,与用国际岩石力学学会建议试样所测结果吻合。
- 张财贵周妍杨井瑞王启智
- 关键词：岩石力学
- 基于P-CCNBD试样的岩石动态断裂韧度测试方法被引量：10
- 2013年
- 预裂的人字形切槽巴西圆盘(Pre-cracked chevron notched Brazilian disc,简称P-CCNBD)是将人字形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched Brazilian disc,简称CCNBD)的切槽尖端再稍加切削制成直裂纹前沿的试样。利用霍普金森压杆对P-CCNBD砂岩试样进行径向冲击,完成I型动态断裂试验后再做数值分析得到岩石的动态断裂韧度。为了验证数值模拟的可靠性,先进行了无限平面中一条有限尺寸裂纹表面受冲击拉伸作用的动态有限元分析,结果表明,数值模拟的结果与Shi得到的结果非常吻合。将试验-数值法和他人的准静态法分别确定的砂岩的动态起裂韧度进行对比,两种方法得到的结果有一定的差异。采用试验-数值法,将比较成熟的直裂纹巴西圆盘(cracked straight-through Brazilian disc,简称CSTBD)和P-CCNBD两种试样测得的结果进行对比,两者吻合较好。得到的动态起裂韧度都有随着加载率的增加而增大的加载率效应。分析了准静态法的缺陷,认为试验-数值法得到的结果更为合理。
- 苟小平杨井瑞王启智
- 关键词：动态应力强度因子
- 用CSTBD试样确定砂岩的动态起裂和扩展韧度被引量：15
- 2014年
- 利用大直径霍普金森压杆径向冲击中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)砂岩试样,完成Ⅰ型动态断裂实验。利用实验-数值方法确定了不同动态加载率下砂岩的动态起裂韧度;结合实验-数值法以及普适函数确定了不同裂纹扩展速度下砂岩的动态扩展韧度。为验证普适函数法和实验-数值法的有效性,将实验所得结果与其他学者的研究成果进行了对比分析,得到了相同的规律。所确定的岩石动态起裂韧度和动态扩展韧度分别随动态加载率的提高和裂纹扩展速度的提高而增加。
- 杨井瑞张财贵周妍王启智
