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损伤和断裂的统一

1.引言 连续损伤力学[1一3,,作为描述断裂前微裂纹(或微空洞)演化的唯象理论及连续固体力学的一个分支,近些年来广受研究.但是究竟何谓损伤,迄今仍是有待统一认识的课题.损伤与断裂、统计及其微观机理之间有何关系?可否将四者结合起来?更是值得探索的课题.本文试图从非平衡统计断裂理论[4一‘,出发,给损伤的概念作出新的普适的统计定义,导出损伤动力学方程,从而有可能形成一个统一的非平衡统计损伤断裂力学. 乙连续损伤力学的缺陷 根据连续损伤力学,固体材料的损伤是由损伤变量。表示之,。的普遍定义为“一” 0(仍(l其中。,当材料无损伤时1,当材料全损伤即断裂时(1)至于。的具体定义,互不相同的至少有三四种【立.z,,].为求‘的变化率,对于蠕变损伤,假设其遵守下列动力学方程山必~ a口X(1+币)(1一。)功 lr,(l+小)(l一。)‘(2)这就是熟知的Rabotnov一Kachanov损伤动力方程—连续损伤力学基本方程,其中a、x、币...  (本文共5页) 阅读全文>>

大连理工大学
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混凝土损伤机理及饱和混凝土力学性能研究

与混凝土工程应用繁荣兴旺的背景相比较,关于混凝土科学、尤其是混凝土本构关系研究明显赶不上发展的需要。正确合理的揭示材料损伤破坏机理,已成为混凝土损伤力学能否进一步发展的关键。围绕着我国西部大开发、西电东送及南水北调等战略需求,我国西部地区正在或即将兴建一大批重力坝和拱坝等高坝水电项目。我国西部地区属于地震高发区,同时高坝混凝土结构大部分处于深水高压饱和状态,因此针对孔隙水压对混凝土材料静动态力学性能的研究具有重要的现实意义。本文结合国家自然科学基金重点项目(90510018)和国家自然科学基金面上项目(50679006),针对混凝土材料细观损伤演化机制以及湿态混凝土力学特性进行了系统深入的研究。1.通过对连续损伤力学与细观统计损伤力学的基本理论进行比较,指出现有损伤力学模型的缺陷和不足,将混凝土材料细观损伤对宏观力学性能的影响重新概括为断裂损伤和屈服损伤两种模式。基于平行杆模型PBS,并结合现代非线性科学中协同学、突变论、混沌学...  (本文共233页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
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深埋隧洞开挖损伤区的演化与形成机制研究

深埋隧洞开挖围岩损伤区的演化与形成一直以来是岩石力学、实验力学、损伤力学、断裂力学与构造地质等多学科互相交叉而复杂的科学问题。随着岩石工程不断向纵深发展,地质灾害频发,开展高应力下深部地质灾害孕育机制的研究备受关注,而地质灾害的孕育伴随着围岩的损伤演化,特别是深部岩体开挖卸荷条件下岩石的宏细观损伤演化规律,大型岩体围岩损伤区的综合原位测试方法,岩体埋深、隧洞尺寸、开挖方式、开挖速率等因素对开挖损伤区形成的影响以及演化机制、岩体损伤的预测与支护时间的确定已成为深部地下工程开挖中待解决的关键性问题。基于此,本文遵循从现象到本质,从局部到整体,从细观到宏观,从原位试验到数值分析的研究路线,分析钻爆法开挖和TBM开挖方式下深部岩体损伤破坏特征、动态响应规律和形成机制,开展的主要研究工作如下:(1)针对深埋隧洞开挖损伤区的测试,提出了基于开挖损伤区弹性波测试、数字钻孔摄像、滑动测微计变形测试、微震和声发射微破裂信号定位等优势互补的原位试验...  (本文共183页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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基于微观机制的钢材韧性断裂试验与分析

钢结构在强震作用下发生的超低周疲劳断裂往往具有塑性应变大、循环圈数少的特征。传统断裂力学方法在预测材料断裂时均假设初裂纹已存在且在裂纹尖端存在高应变约束。而试验与工程研究均表明,无明显初始缺陷的钢结构在大应变幅下的循环加载过程中亦可能发生韧性断裂,因此传统断裂力学理论对于这种超低周疲劳的韧性断裂问题不再适用。近年来,基于微观机制的断裂理论及其模型被证明能够较有效地预测韧性断裂,但目前针对钢结构微观机制断裂模型的表征形式、参数校准及其相关试验的研究仍较为匮乏,尤其在循环加载和剪切机制下的韧性断裂机理方面仍存在较大争议。为此,本文采用理论模型、断裂试验和有限元分析相结合的方法,针对基于微观机制的钢材韧性断裂机理及其模型中的关键问题进行研究,主要内容和结论包括以下几个方面:(1)采用国产Q235B钢材加工了圆棒和剪切板等不同形状的试件,开展了圆棒和剪切板的基本材料性能试验、不同槽口半径圆棒的单向拉伸、不同槽口半径圆棒的循环加载试验以及...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

复合材料层合板损伤模型的建构方法及其应用

复合材料由于具有优异的材料性能,已在各种工程领域中得到广泛应用。为了充分利用复合材料的优异性能,研究人员提出了大量的损伤模型来分析复合材料的力学行为。虽然众多损伤模型可以解决很多工程问题,但也给研究人员的选择和应用带来了很大的困难。为了梳理损伤模型的发展脉络,理清当前各种损伤模型之间存在的关系,指导工程人员构建合适的损伤模型,对当前存在的复合材料损伤模型的建构方法进行研究,已非常迫切。本文针对上述问题,开展的研究内容主要有:(1)针对复合材料层内损伤模型的本构关系、失效准则、损伤变量、损伤刚度矩阵,和在层间建模的内聚力模型的本构关系、分层损伤发生准则、分层损伤演化准则,以及在层内建模的分层损伤失效准则八个部分,综合相关文献,本文从试验、理论和经验三个角度系统总结了它们的有效建构方法。其中以层内损伤模型的失效准则的建构方法最多,且内涵最丰富。同时,针对分层损伤问题,综合相关文献,系统总结了各种分层损伤模拟技术的建构方法。系统提出损...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东理工大学
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面内/面外统一拘束参数及其与材料及焊接接头断裂韧性的关联

裂尖拘束对材料与结构的断裂行为及韧性具有显著的影响,在结构完整性评定中,需要准确地纳入这种影响。拘束分为面内拘束和面外拘束,对二者各自己有一些表征参数,但对于实际结构中的三维(3D)裂纹,面内与面外拘束同时存在,如何用一个参数统一地定量表征这种复合拘束,并建立其与材料及焊接接头断裂韧性的统一关联,是结构完整性领域需要研究的重要基础性问题之一。本文通过数值计算、实验和理论分析相结合的方法,主要研究面内与面外裂尖拘束的统一表征参数及其与材料和焊接接头断裂韧性的统一关联,并初步探索了统一拘束参数在弹塑性结构完整性评定中的应用。研究主要结论如下:(1)基于裂尖前等效塑性应变(εp)等值线所围区域的面积,定义了一个新的面内与面外统一的拘束表征参数Ap。研究发现不同面内/面外拘束及其复合条件下材料的无量纲断裂韧性Jc/Jref与统一拘束参数√Ap之间存在线性关系。Jc/Jref-√Ap关联线与所选择的εp等值线无关,只取决于材料,它统一地表...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>