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均匀化节理单元及其应用

目前,国内外对于节理岩体的研究方法主要有两种:一种是采用特殊的节理单元来模拟节理的影响,然后进行有限元分析;另一种是采用等效模拟的方法进行研究。采用特殊的节理单元在一般情况下是方便可行的。但是由于天然岩石中节理分布广泛,用这些节理单元进行处理时,数值分析势必相当麻烦,用常规实体单元也不可能精确地加以解决。尤其是在许多工程问题中,所分析的介质具有离散不连续性,例如含有大量节理的岩体,土壤结构和土加固物的交界面以及局部剪切裂缝等。这种情况下,我们主要采用等效模拟的方法对节理岩体进行有限元分析。本文应用均匀化理论介绍了一种新的夹层单元来对具有离散不连续性的介质进行有限元分析,这种新的单元可称为均匀化节理单元。其中的节理或裂缝可视为介质的内含物。运用均匀化准则,节理的影响可转化为相邻原材料的一小部分区域。这个区域内的本构模型是根据完整介质和节理的特性以及均匀区域的几何条件来定义的。因此这种均匀化节理单元就包括节理以及其两侧的相邻的完整岩  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

基于Cosserat介质理论的层状岩体均匀化数值分析与应用研究

层状结构岩体在实际工程中是很常见的。通常采用基于经典连续介质力学的显式节理单元或横观各向同性等效模型对其计算分析。对于这类岩体的岩层张裂、滑移、弯折、倾倒变形以及压溃屈曲失稳等现象采用传统连续介质理论的有限元分析尚不能提供充分的、合理的解释,尤其是在高应力梯度的情况。本文目的旨在尝试将Cosserat介质理论与渐近均匀化方法相结合,分析节理岩体在上述情况下的弯曲力学特性,以解决在岩土工程、采矿工程以及其他相关方面的工程应用实际问题。其研究成果无疑具有重要的理论意义,对提高工程应用分析的精度和可信度也具有指导意义。本文主要的创新性研究成果如下:1、本文采用Cosserat介质理论与渐近均匀化方法相结合建立了新的层状岩体Cosserat介质本构模型。即是,将层状岩体看作由代表性单元体(单胞)周期性重复排列组成的复合岩体。代表性单元体包括岩石层和节理层以及两种或两种以上不同物理力学特性的岩石材料,考虑它们自身的抗弯能力。在满足单胞的周...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
武汉大学

地下工程围岩稳定性分析FDEM方法中模型力学参数尺寸效应研究

随着我国南水北调工程和“一带一路”项目的推进,大量公路、铁路和输水隧道工程亟待设计和建设。地下工程的设计、施工、稳定性评价及其支护措施都依赖于对围岩强度、变形、岩体损伤与破裂规律等特征的研究。岩体内部含有从微观、细观到宏观的各种尺度的缺陷,岩石力学参数表现出明显的尺寸效应,而在地下工程的稳定性分析时这一重要的岩石力学性质往往被忽略,这将直接影响工程的稳定性和安全性。因此,探索考虑岩石力学参数尺寸效应的围岩稳定性分析数值方法具有重要的现实意义。本文基于岩石力学、连续介质力学和非连续介质力学等学科的理论和方法,通过不同尺寸的岩石单轴压缩试验、巴西劈裂试验和直剪试验揭示了岩石力学参数的尺寸效应规律,提出考虑岩石力学参数尺寸效应的FDEM改进算法,主要研究内容和研究成果如下:1.考虑网格尺寸的FDEM细观参数确定方法的研究基于FDEM算法中细观参数和网格尺寸的敏感性分析确定其取值范围,通过相关系数筛选出与宏观参数相关度高的细观参数组。对...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

《红外与激光工程》2019年12期
红外与激光工程

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。...  (本文共6页) 阅读全文>>

《地球物理学报》2020年01期
地球物理学报

非周期均匀化在弹性方程中的应用

对于谱元法中介质的非均匀分布尺度小于最小的理论波长以及复杂的间断面网格化难题,建立从微观到宏观的升尺度均匀化方程以及在不丢失波场计算精度对局部区域的微小尺度进行均匀...  (本文共10页) 阅读全文>>

《金属热处理》2020年01期
金属热处理

Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸造铝合金的均匀化工艺及组织演变

对Al-4. 5Cu-3. 5Zn-0. 5Mg铸态合金进行不同双级均匀化处理,采用扫描电镜、电子探针显微分析仪、差示扫描量热仪和光学显微镜等,研究了该合金的铸态组织及其在均匀化过程中的组织演变。结果表明:铸态组织主要由α-Al、粗大Al_2Cu相以及...  (本文共7页) 阅读全文>>

《有色金属加工》2020年02期
有色金属加工

7175铝合金铸锭均匀化工艺研究

研究了一种7175铝合金铸锭的均匀化工艺,通过实际生产与数值模拟计算相结合,优化工艺参数,提升均匀化效果。结果表明,当使...  (本文共4页) 阅读全文>>