宁夏回族自治区自然科学基金(NZ13001)
- 作品数：11 被引量：36H指数：5
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- 基于体视学原理砂土孔隙组构的图像分析
- 2017年
- 基于体视学原理定量描述孔隙组构的数学框架,采用归一化思想重新定义组构张量,提出了砂土孔隙组构描述的新方法.该方法用平面张量的第二不变量定义幅值参量来描述孔隙各向异性的大小,用其分量定义方向参量来描述各向异性方向,用这两个标量描述平面孔隙分布规律.采用多种图像处理技术消除砂样SEM图的一些干扰因素,优化得到清晰的二值化图像.砂样SEM图像分析表明:不同角度的平行测试线可以用于测量平均孔隙率,但无法测定其平面孔隙分布,环形测试线则可较好描述孔隙的空间分布规律.新方法用两个标量来描述平面孔隙分布,随孔隙空间几何关系变化,自然退化为现有张量的描述形式.图像分析验证了新方法描述的合理性.
- 李学丰何玉琪孟凡超
- 关键词：图像处理砂土
- 宏细观结合各向异性砂土的变形特性模拟被引量：6
- 2016年
- 采用宏细观结合的方法建立本构模型对各向异性砂土的变形特性进行模拟.该方法用组构张量定义了一新的各向异性状态变量,考虑该变量对临界状态线的影响建立各向异性模型.引入状态变量后,模型的临界状态面和其他状态面都随各向异性程度的不同而偏离静水压力轴,临界状态方程、硬化准则和剪胀方程都是孔隙比、围压、加载模式和各向异性变量的函数,模型用一组参数可以描述不同围压和密度的砂土各向异性强度-变形的力学响应.通过对各向异性砂的强度和含细观特性分析的试验变形模拟,初步验证了模型的合理性.
- 李学丰孔亮袁琪王燕昌
- 关键词：砂土各向异性
- 考虑砂土颗粒形状的细观组构定量描述被引量：5
- 2016年
- 为定量描述砂土的细观组构,基于非球形颗粒空间排列的数率统计规律及其组构理论定义,推导了新的土体三维组构定量描述公式。将非球形颗粒长轴方向在三维空间的方向分量用2个独立变化的角度描述,颗粒长轴方向在3个正交面上的方向分量就可用这2个角度定量计算,计算公式即为3个正交面上组构的各向异性幅值的表达式。基于数学概率统计方法,颗粒的离散特性用幅值计算公式转化为组构特性在平面上的可测参量,3个幅值参量中独立变化量只有2个,用任意2个幅值可以推导出三维空间组构的正交各向异性表达式。结果表明:随细观颗粒几何物理特性的变化,该组构三维表达式可以自然描述材料的各向同性、横观各向同性和正交各向异性,正交各向异性组构可以用1个或者2个标量参数描述;考虑非球形颗粒的三维空间排列几何关系,该组构可以描述土体颗粒几何尺寸对组构的影响,克服了现有组构的诸多不足;几种特殊非球形颗粒排列组构的分析表明该组构表达式具有描述范围广、物理意义清晰的特点。
- 李学丰王奇刘金峰吴伟孟凡超
- 关键词：道路工程正交各向异性细观结构
- 岩土类摩擦材料单元力学模型探讨被引量：1
- 2013年
- 根据岩土类摩擦材料的特性,基于力学基本原理,建立岩土类摩擦材料的单元力学模型.有限元对比计算结果表明,考虑摩擦的单元模型比较符合工程实际.
- 郑璐石张刚李学丰郑颖人
- 关键词：摩擦材料有限元计算
- 基于非共轴理论的各向异性砂土应变局部化分析被引量：11
- 2014年
- 针对各向异性砂土应变局部化分析中本构模型存在的不足,采用非共轴理论进行改进。传统塑性位势理论采用各向同性假设,导致其模型不能描述非共轴特性和不能较好描述各向异性的不足,为克服传统塑性势理论的局限性,引入非共轴塑性理论建立了砂土的三维非共轴临界状态各向异性本构模型。考虑细观组构张量和应力张量的几何关系,改进模型即可描述主应力轴旋转条件下砂土材料状态的改变,材料状态变化直接导致模型的硬化规律和剪胀性发生变化,从而描述了原生各向异性的影响。非共轴修正后模型可以描述应力诱发各向异性和非共轴特性,结合分叉理论模型可以对不同沉积角度随围压变化的应变局部化特性进行分析。Toyoura砂的单剪试验和平面应变试验验证表明模型改进效果较好。
- 李学丰黄茂松钱建固
- 关键词：非共轴砂土细观结构应变局部化各向异性
- 岩石裂隙组构的定量测定被引量：3
- 2015年
- 裂隙组构是用张量确定岩石内部裂隙几何分布的常用方法。基于体视学原理描述组构的理论框架,提出定量测定岩石裂隙组构的方法。该方法采用归一化思想定义裂隙张量,张量的迹恒等于1极大方便了裂隙组构的测定。用测试线测定岩石的平面裂隙张量,用该张量偏张量的第二、第三不变量定义幅值参量和分量角度,定义的2个标量分别确定裂隙各向异性的大小和方向,用这2个量就可以描述平面裂隙的分布规律。用正交面中任意2个幅值参量即可唯一确定三维正交各向异性裂隙张量。随裂隙分布几何关系变化,正交各向异性自然退化为横观各向同性和各向同性的形式。煤岩CT试验结果的验证表明,该张量能够较好描述裂隙的平面分布特点。
- 李学丰王兴袁琪
- 关键词：岩石力学体视学正交各向异性
- 宏-细观结合的砂土单剪试验非共轴特性分析被引量：6
- 2013年
- 针对传统本构理论无法描述土体单剪试验非共轴变形的不足,采用非共轴修正模型进行改进。模型基于材料状态相关临界状态理论,采用宏-细观结合的方法,将1个新的各向异性状态变量引入本构模型来描述砂土的各向异性。考虑细观组构张量和应力张量的几何关系的变化,模型可以描述砂土在主应力轴旋转条件下材料状态的变化,材料状态变化直接导致模型的硬化规律和剪胀性发生变化,因此,模型可以描述该条件下原生向异性对砂土变形的影响。引入非共轴理论对本构模型进行修正,建立了三维非共轴各向异性模型。单剪试验的加载条件会造成主应力轴相对土体沉积面发生旋转,修正模型不但能够描述砂土在主应力轴旋转条件下其原生各向异性对变形的影响,而且可以描述主应力轴旋转造成的应力诱发各向异性对土体变形的影响,因此,该模型能够对整个单剪试验的变形规律进行描述,而且物理意义清晰。通过铝棒堆积体和Toyoura砂单剪试验验证表明,非共轴修正各向异性模型能对单剪试验的整个变形过程进行较好的模拟。
- 李学丰黄茂松钱建固
- 关键词：砂土细观组构主应力轴旋转
- 砂土材料状态相关临界状态各向异性模型被引量：2
- 2015年
- 考虑材料状态对砂土临界状态的影响,采用宏细观结合的方法建立了砂土的各向异性模型。将新的各向异性状态变量引入砂土模型的临界状态方程,增加了各向异性参量、应力状态和应力与材料组构方向关系3个因素对临界状态的影响,扩展了砂土材料状态相关的概念。随应力状态和应力与材料组构方向几何关系变化,π平面上模型的临界状态线、相变状态线和峰值状态线的形状和位置自然产生变化,各向异性越大,状态线偏离的静水压力轴也越远,形状变化也越大。模型的剪胀方程和硬化规律也是状态参量函数,随细观参量的变化,细化和量化了砂土物理状态变量对剪胀性及硬化规律的描述。模型用一组参数可以描述较大围压和密度范围砂土各向异性强度-变形的力学响应。
- 李学丰袁琪王兴
- 关键词：细观结构各向异性砂土
- 岩土材料特性相关塑性位势理论被引量：6
- 2013年
- 针对传统塑性位势理论因采用连续性、均匀性与各向同性等基本假定导致其应用于岩土材料导致的局限性,根据砂土细观物理特性可以用宏观组构张量来描述的特点,统一考虑各向同性与各向异性,把应变分配法则和材料特性联系起来,建立了岩土材料特性相关的塑性位势理论。该理论塑性应变增量的分量方向和应力分量方向相同,但是塑性应变增量的大小与3个因素相关,即塑性因子、组构各向异性程度和组构与主应力方向的几何关系。建立的位势理论不但可以描述岩土材料在主应力轴固定条件下应变增量的各向异性分配关系,而且可以描述主应力旋转条件下应变增量的大小和方向变化规律。采用能量转换关系证明了塑性应变增量的大小的变化规律,与现有的非共轴塑性理论相比,建立的位势理论应用范围更广、物理意义更清晰。
- 李学丰孔亮黄茂松
- 关键词：非共轴细观结构砂土
- 岩石细观裂隙组构的平面测定方法
- 2016年
- 考虑岩石裂隙的体密度、几何尺寸和空间分布的关系,提出裂隙组构的测定新方法.该方法采用归一化的思想定义裂隙组构张量理论表达式,新的定义使得裂隙组构的零阶、二阶,四阶张量的迹均为1,极大方便了裂隙组构的试验测定.用平面裂隙张量的第二不变量定义幅值参量来描述各向异性大小,用第三不变量定义参量描述其方向,该张量的二阶、四阶形式可以用定义的参量来等价描述,参量均为标量,物理意义清晰.煤岩的CT细观试验验证表明:采用体视法原理能够很好地用于岩石细观裂隙定量测定,测试线的密度对平均裂隙率的影响较大,对裂隙平面分布的影响较小.测试线的形式对裂隙平面分布测定的影响较大,需要根据采集的图像来选用测试线的形式.二阶模拟能够很好地模拟试验的椭圆形裂隙分布规律,四阶模拟能够描述4个方向平面裂隙的分布规律.
- 李学丰王奇王兴
- 关键词：体视学
