充填体细-宏观跨尺度失稳损伤演化规律研究
发布时间：2021-11-27 21:43
充填体作为一种非均质复合材料,内部存在大量初始微裂隙,这些初始损伤的分布及含量决定着充填体宏观力学性质。以往对充填体失稳破坏机制的研究多集中于宏观或是微观这样单一尺度,且忽略其内部的初始损伤,难以揭示其内部损伤从细观到宏观跨尺度演化规律。基于此,本研究通过开展宏观力学试验与细观孔隙分布试验,进行相应的数值模拟,研究充填体内部以微细观裂纹扩展为主导的损伤跨尺度演化致其失稳破坏全过程,揭示充填体失稳过程中损伤演化规律。具体研究结果如下:1)开展不同灰砂比充填体单轴声发射试验。采用时频域相结合的分析手段,探究充填体失稳破坏的前兆信息。峰值应力前,低频信号减少,中、高频信号增加这一显著变化可作为充填体失稳破坏的前兆信息。2)基于声发射参数RA、AF特征值在加载过程中分布特征,揭示不同灰砂比充填体宏观破坏形式。灰砂比1:6充填体试件先发生张拉破坏,后发生剪切破坏,二者比例相当;灰砂比1:10充填体试件破坏形式以张拉破坏为主,剪切破坏为辅;灰砂比1:15充填体试件全过程发生张拉破坏。3)通过开展不同灰砂比充填体铸脂试验,对铸体薄片进行显微镜分析。不同灰砂比充填体试件加载过程中平均孔径及面孔率均呈现...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
马扎斯损
华北理工大学硕士学位论文-4-a损伤模型b应力-应变模型图1马扎斯损伤模型Fig.1Mazzasdamagemodel综上所述，关于充填体失稳破坏机制的研究多集中于宏观尺度层次上，缺乏细观结构层次上的研究理论成果。因此从细观角度出发，制定合理的试验方案，选择合适的监测手段对充填体承载至失稳过程中损伤的演化进行探究，建立细观裂纹演化与宏观力学特性的耦合关系，完善充填体细观层次损伤力学理论。1.2.2损伤跨尺度分析与计算研究现状经典力学对固体材料的破坏行为的研究是从单一尺度出发。宏观层次上通过建立损伤模型，基于连续损伤理论，使试验结果符合宏观力学行为；细观层次上通过研究极少数细观裂纹的扩展来表征材料内部微细观裂纹的演化规律，无法揭示细观结构与宏观力学性质的本质联系。固体材料的失稳实质上是一个跨尺度演化的过程，在多尺度[25]分析损伤演化规律方面，不少学者开展大量研究并取得一定成果：Weinan[26-28]等在传统多尺度方法基础上提出一种新的分析方法：非均匀多尺度方法(HeterogneousMulti-scaleMethod-HMM)，其基本框架如图2所示。图2非均匀多尺度方法框架Fig.2Frameworkofheterogeneousmultiscalemethods
华北理工大学硕士学位论文-4-a损伤模型b应力-应变模型图1马扎斯损伤模型Fig.1Mazzasdamagemodel综上所述，关于充填体失稳破坏机制的研究多集中于宏观尺度层次上，缺乏细观结构层次上的研究理论成果。因此从细观角度出发，制定合理的试验方案，选择合适的监测手段对充填体承载至失稳过程中损伤的演化进行探究，建立细观裂纹演化与宏观力学特性的耦合关系，完善充填体细观层次损伤力学理论。1.2.2损伤跨尺度分析与计算研究现状经典力学对固体材料的破坏行为的研究是从单一尺度出发。宏观层次上通过建立损伤模型，基于连续损伤理论，使试验结果符合宏观力学行为；细观层次上通过研究极少数细观裂纹的扩展来表征材料内部微细观裂纹的演化规律，无法揭示细观结构与宏观力学性质的本质联系。固体材料的失稳实质上是一个跨尺度演化的过程，在多尺度[25]分析损伤演化规律方面，不少学者开展大量研究并取得一定成果：Weinan[26-28]等在传统多尺度方法基础上提出一种新的分析方法：非均匀多尺度方法(HeterogneousMulti-scaleMethod-HMM)，其基本框架如图2所示。图2非均匀多尺度方法框架Fig.2Frameworkofheterogeneousmultiscalemethods
【参考文献】：
期刊论文
[1]对煤矿采矿技术现状及未来发展趋势的探讨[J]. 张卫. 科学技术创新. 2019(24)
[2]单轴压缩胶结充填体声发射参数时空演化规律及破裂预测[J]. 程爱平,张玉山,戴顺意,董福松,曾文旭,李丹峰. 岩土力学. 2019(08)
[3]我国采矿技术的现状及发展趋势[J]. 李岩. 科技风. 2018(28)
[4]非均匀岩石介质单轴压缩强度及变形破裂规律的数值模拟[J]. 刘建,赵国彦,梁伟章,吴浩,彭府华. 岩土力学. 2018(S1)
[5]基于声发射特征的充填体损伤演化研究[J]. 孙光华,魏莎莎,刘祥鑫. 实验力学. 2017(01)
[6]对煤矿采矿技术现状及未来发展趋势的探讨[J]. 陈安松. 黑龙江科技信息. 2017(05)
[7]采场充填体单轴压缩变形及声发射特征[J]. 卢宏建,梁鹏,甘德清,张松林. 矿业研究与开发. 2017(01)
[8]花岗岩灾变声发射信号多参量耦合分析及主破裂前兆特征试验研究[J]. 张艳博,梁鹏,田宝柱,姚旭龙,孙林,刘祥鑫. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[9]加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究[J]. 李小军,李回贵,袁瑞甫. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[10]分层尾砂胶结充填体力学特性变化规律及破坏模式[J]. 曹帅,宋卫东,薛改利,马瑞雯,朱鹏瑞. 中国矿业大学学报. 2016(04)
博士论文
[1]混凝土破坏过程细观数值模拟与动态力学特性机理研究[D]. 刘智光.大连理工大学 2012
[2]声发射信号处理关键技术研究[D]. 刘国华.浙江大学 2008
硕士论文
[1]细观裂纹扩展致混凝土材料与结构失效的多尺度分析方法[D]. 王康.东南大学 2015
[2]块石胶结充填体声发射特征试验研究[D]. 余溯.江西理工大学 2015
本文编号：3523100
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
马扎斯损
华北理工大学硕士学位论文-4-a损伤模型b应力-应变模型图1马扎斯损伤模型Fig.1Mazzasdamagemodel综上所述，关于充填体失稳破坏机制的研究多集中于宏观尺度层次上，缺乏细观结构层次上的研究理论成果。因此从细观角度出发，制定合理的试验方案，选择合适的监测手段对充填体承载至失稳过程中损伤的演化进行探究，建立细观裂纹演化与宏观力学特性的耦合关系，完善充填体细观层次损伤力学理论。1.2.2损伤跨尺度分析与计算研究现状经典力学对固体材料的破坏行为的研究是从单一尺度出发。宏观层次上通过建立损伤模型，基于连续损伤理论，使试验结果符合宏观力学行为；细观层次上通过研究极少数细观裂纹的扩展来表征材料内部微细观裂纹的演化规律，无法揭示细观结构与宏观力学性质的本质联系。固体材料的失稳实质上是一个跨尺度演化的过程，在多尺度[25]分析损伤演化规律方面，不少学者开展大量研究并取得一定成果：Weinan[26-28]等在传统多尺度方法基础上提出一种新的分析方法：非均匀多尺度方法(HeterogneousMulti-scaleMethod-HMM)，其基本框架如图2所示。图2非均匀多尺度方法框架Fig.2Frameworkofheterogeneousmultiscalemethods
华北理工大学硕士学位论文-4-a损伤模型b应力-应变模型图1马扎斯损伤模型Fig.1Mazzasdamagemodel综上所述，关于充填体失稳破坏机制的研究多集中于宏观尺度层次上，缺乏细观结构层次上的研究理论成果。因此从细观角度出发，制定合理的试验方案，选择合适的监测手段对充填体承载至失稳过程中损伤的演化进行探究，建立细观裂纹演化与宏观力学特性的耦合关系，完善充填体细观层次损伤力学理论。1.2.2损伤跨尺度分析与计算研究现状经典力学对固体材料的破坏行为的研究是从单一尺度出发。宏观层次上通过建立损伤模型，基于连续损伤理论，使试验结果符合宏观力学行为；细观层次上通过研究极少数细观裂纹的扩展来表征材料内部微细观裂纹的演化规律，无法揭示细观结构与宏观力学性质的本质联系。固体材料的失稳实质上是一个跨尺度演化的过程，在多尺度[25]分析损伤演化规律方面，不少学者开展大量研究并取得一定成果：Weinan[26-28]等在传统多尺度方法基础上提出一种新的分析方法：非均匀多尺度方法(HeterogneousMulti-scaleMethod-HMM)，其基本框架如图2所示。图2非均匀多尺度方法框架Fig.2Frameworkofheterogeneousmultiscalemethods
【参考文献】：
期刊论文
[1]对煤矿采矿技术现状及未来发展趋势的探讨[J]. 张卫. 科学技术创新. 2019(24)
[2]单轴压缩胶结充填体声发射参数时空演化规律及破裂预测[J]. 程爱平,张玉山,戴顺意,董福松,曾文旭,李丹峰. 岩土力学. 2019(08)
[3]我国采矿技术的现状及发展趋势[J]. 李岩. 科技风. 2018(28)
[4]非均匀岩石介质单轴压缩强度及变形破裂规律的数值模拟[J]. 刘建,赵国彦,梁伟章,吴浩,彭府华. 岩土力学. 2018(S1)
[5]基于声发射特征的充填体损伤演化研究[J]. 孙光华,魏莎莎,刘祥鑫. 实验力学. 2017(01)
[6]对煤矿采矿技术现状及未来发展趋势的探讨[J]. 陈安松. 黑龙江科技信息. 2017(05)
[7]采场充填体单轴压缩变形及声发射特征[J]. 卢宏建,梁鹏,甘德清,张松林. 矿业研究与开发. 2017(01)
[8]花岗岩灾变声发射信号多参量耦合分析及主破裂前兆特征试验研究[J]. 张艳博,梁鹏,田宝柱,姚旭龙,孙林,刘祥鑫. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[9]加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究[J]. 李小军,李回贵,袁瑞甫. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[10]分层尾砂胶结充填体力学特性变化规律及破坏模式[J]. 曹帅,宋卫东,薛改利,马瑞雯,朱鹏瑞. 中国矿业大学学报. 2016(04)
博士论文
[1]混凝土破坏过程细观数值模拟与动态力学特性机理研究[D]. 刘智光.大连理工大学 2012
[2]声发射信号处理关键技术研究[D]. 刘国华.浙江大学 2008
硕士论文
[1]细观裂纹扩展致混凝土材料与结构失效的多尺度分析方法[D]. 王康.东南大学 2015
[2]块石胶结充填体声发射特征试验研究[D]. 余溯.江西理工大学 2015
本文编号：3523100
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