岩石拉压特征的相似性

本文通过近年来岩石力学的试验结果,其中包括单轴拉压力和压应力作用不同岩石的完全应力－应变曲线,受拉强度和受压强度的载荷速度效应,以及蠕变寿命随蠕变应力水平的变化等,研究了岩石在拉应力和压应力作用下上述力学特征的相似性和规律性,并通过电子显微镜对岩石试件裂缝扩展过程的观察,以及破坏断面的显微分析,讨论了拉应力和压应力作用下岩石裂缝扩展和变形破坏的力学机制。     

流变围岩的特征曲线

本文应用非线性粘弹性模型,对围岩特征曲线随时间的变化进行了有限元计算分析,并对初始模量,强度围压比的影响,以及岩石破坏后特征,强度载荷速度效应与围岩特征曲线之间的相互关联进行了讨论,另外,针对弹性支护的情况,通过支护反应曲线的计算,对围岩特征曲线与支护反力曲线之间的相互关系进行了讨论和分析,本文所用的非线性粘弹性模型,能够较好地再现岩石的应力－应变曲线,应用能够描述应变软化（屈服和破坏）和非线性粘     

爆炸荷载作用下岩石-混凝土-钢板层状结构的局部响应分析

用钢板对地下结构进行抗震塌破坏加固改造,已成为精确打击条件下坑道防护工程研究的重要内容之一.考虑地下结构的实际厚度,基于应力波的界面效应理论,提出了岩石-混凝土-钢板层状结构中混凝土的应力历史计算模型.通过实际算例,分析了爆炸荷载作用下有限厚度混凝土中应力波的传播规律,进一步揭示了岩石-混凝土-钢板层状结构抗震塌破坏的局部响应机理;算例分析表明,岩石性质对混凝土中的应力历史也有重要影响.     

岩石在单轴拉伸应力作用下的变形破坏特性

本研究,开发了单轴拉伸试验的伺服控制试验方法,分别对三城目安山岩、稻田花岗岩、河津凝灰岩、多胡砂岩、来待砂岩和田下凝灰岩６种岩石进行了单轴拉伸试验,成功地获得了岩石单轴拉伸试验的完全应力－应变曲线,并由此而发现单轴拉伸试验和单轴压缩试验应力－应变曲线的形状十分相似。     

多芯片焊球阵列封装体受热载荷作用数值模拟

针对典型高密度多芯片BGA(焊球阵列)封装体建立三维有限元分析模型,研究不同尺寸封装体在稳态热载荷作用下的结构变形和应力情况,在此基础上引入包含等效梁和危险焊球真实几何形状和间距等在内的简化模型以进行序列分析,研究各设计参数对力学参量的影响。数值结果反映了封装体应力分布及其变化特点,表明影响封装体变形和应力的主要参数;提出的建模方法简便有效,可以方便地用来分析不同类型的BGA封装,并扩展应用至不同的分析目的,为此种结构的设计和优化提供一定参考。     

三维表面裂纹扩展轨迹与数值仿真研究

针对三维表面裂纹扩展形态和轨迹难以预测的特点,基于ANSYS有限元分析软件,利用三维裂纹扩展仿真方法,开发三维裂纹扩展程序,研究典型的三维表面单裂纹与三维非等大共面表面双裂纹扩展轨迹,实现了任意三维多裂纹扩展轨迹的数值模拟。主要研究内容与结论如下：针对三维表面单裂纹模型,当初始裂纹形状c/a>1时,最深处的应力强度因子值大于自由表面处应力强度因子值,随着裂纹的不断扩展,前缘会渐渐趋于稳定的圆形。而对于三维非等大共面表面双裂纹,较大的裂纹扩展速率大于较小的裂纹。开始时2条裂纹均沿光滑的样条曲线扩展,后来受到另一条裂纹的影响,在彼此接近处,由于应力放大作用,此部位的应力强度因子变大,扩展速率也会高于裂纹前缘其他部位。     

位移不连续法在裂纹扩展仿真中的应用

探讨了在应用位移不连续法仿真裂纹扩展时对加载方式、裂纹扩展长度及应力强度因子计算等问题的处理方法,并据此编制了仿真程序,分析了裂纹在单向压载作用下的扩展趋势和应力变化,具有一定的工程应用价值。     

残余应力作用下脆性膜/基材料的断裂行为

假定膜内的残余拉应力足以使膜发生开裂,利用膜/基材料中含弹性界面层的剪滞模型,研究了脆性膜/基材料在残余应力作用下的开裂行为特征,探讨了膜内正应力、膜/基界面切应力的分布规律,获得了膜的裂纹密度与残余应力大小之间的解析表达式。在裂纹密度、材料的力学和几何参数确定的情况下,该解析表达式可以用来评估残余应力的大小。最后,分析了膜的裂纹密度与残余应力、膜的厚度、弹性模量、断裂强度以及界面层的切变模量之间的内在关联,绘出了这些参数影响膜裂纹密度的变化曲线。     

B4C/Al复合板中应力波行为分析（Ⅰ）

依据7.62mm穿甲燃烧弹与B4C,Al板的物理和力学特性,提出弹、板的力学模型;在此基础上,给出弹板碰撞后B4C/Al复合板的弹性动力学方程,建立应力波的传播模型,讨论了应力波传播时复合板的力学行为,最后确定了复合板承受的初始冲击应力。理论分析表明：一维应变条件的B4C和Al板的弹性极限高于一维应力条件下的值;弹、板间的作用力服从指数衰减规律;B4C板的初始应力高于430MPa时,应力波的作用使Al板在卸载过程中发生反向屈服。     

钢筋钢纤维混凝土既有裂缝梁中钢纤维阻裂作用有限元分析

通过建立钢筋钢纤维混凝土既有裂缝梁和钢筋混凝土既有裂缝梁的有限元分析模型,借助ANSYS分析了两种梁在荷载作用下的裂缝尖端处应力、裂缝宽度增幅和挠度并作出对比。分析结果表明钢纤维对裂缝开展有很好的阻止作用,而且能明显缓和裂缝尖端处应力,减小梁的挠度。     

铝制贮箱箱底初步断裂分析

本报告应用断裂力学方法,对铝合金贮箱箱底进行了初步的分析。应力计算主要考虑了箱底在内压作用下的薄膜应力和由边缘效应引起的弯曲应力以及假定的焊接残余应力。断裂分析包括对表面裂纹临界尺寸的线弹性和弹塑性计算,给出了母材和焊缝处的临界裂纹尺寸;确定了加载20次到201次时所允许的最大初始裂纹尺寸。对一维和二维裂纹扩展模型进行了比较,指明二维扩展模型更为合理。最后对验证实验以及超声波检查配合使用进行了简单的讨论。给出了在本文条件下,贮箱箱底的无损检验标准和确定验证试验的方案。     

LD10cs薄板表面裂纹弹塑性疲劳扩展速率实验技术研究

本文提出用有机颜料着色法检测表面裂纹疲劳扩展时的尺寸和形状,其结果表明,这是铝合金薄板表面裂纹测深行之有效的方法;且对表面裂纹弹塑性疲劳扩展中的其它问题,即韧带、背表面屈服、裂纹形状变化规律和裂纹穿透点进行了研究,最后用线弹簧模型处理了疲劳数据,并得出了一些结论。     

固体推进剂裂纹摩擦热点形成细观模型分析

分析机械撞击载荷作用下复合固体推进剂内部裂纹摩擦形成热点过程。研究在压应力与剪切应力作用下闭合裂纹滑移、扩展、摩擦生热、热扩散、推进剂热分解及与气相产物相互作用。利用断裂力学、热传导、推进剂热分解动力学方法,建立裂纹摩擦热点细观模型。通过模型数值计算,探讨推进剂裂纹摩擦产生高温热点的过程和条件。分析计算表明裂纹摩擦和扩展可导致推进剂形成高温热点。     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

岩石拉伸随机破坏的模拟计算

针对岩石中存在初始损伤,采用随机正态分布理论模拟杨氏模量及泊松比,在有限元计算的基础上,模拟岩石拉伸的随机破坏模式,拉伸蠕变曲线和损伤曲线,并与试验结果进行对比分析。     

地下工程非爆破开挖机械破碎法机理及应用

针对非爆破法开挖工序中的关键问题——导向孔布置方案优化,结合非爆破施工实作流程及工艺,利用波动理论探索了破碎锤冲击破岩机理。破碎锤通过钎杆冲击导向孔产生孔间贯穿裂缝进而破岩掘进,破碎锤冲击破岩的过程是岩石被拉坏的过程,孔间岩石中的切向应力是提高破岩效率的关键因素。基于岩石断裂力学理论,总结得出导向孔间裂缝产生、扩展、贯通的判据,并依托实际工程进行验算,理论计算结果与现场试验结果吻合良好,同时提出了导向孔布置优化方案的改进建议。     

基于ANSYSLS-DYNA的固体食品包装袋空投着陆过程仿真

基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,采用双层高强度聚丙烯材料的包装方案,以盛装20 kg大米的包装袋为例,采用数值模拟的方法,研究包装袋从200 m高空着陆冲击过程中包装袋主要力学参数的微观变化过程,主要包括形状变化及应力的变化过程,找出了可能对包装袋造成破坏的原因和最容易破坏的部位,并验证了双层高强度聚丙烯材料包装方案的可行性。为实现固体食品的高空无伞空投提供了参考。     

三轴残余强度以及全过程曲线出现蠕变的成因

本文分析了粗晶大理岩石应力平等层理和垂直层理两种状态,及不同低围压情况下三轴围压效应和结构效应,岩石残余强度及岩石弹性模式量与围压的关系,并分析了粗晶大理岩三轴试验全过程曲线出现时而蠕的成因。     

岩石地基承载力确定方法评述

针对岩石地基岩体固有特性,在系统分析岩基承载力影响因素、岩石地基的破坏模式的基础上,对当前工程界确定岩石地基承载力的方法给予评述,并对工程中岩石地基承载力确定问题提出以下建议:充分发挥规范的作用,特别是岩石单轴抗压强度确定岩石地基承载力的方法,对折减系数要进一步的完善;加强岩石地基承载力计算理论的研究,建议按照岩石地基的影响因素综合分析确定其破坏模式,按照不同破坏模式确定计算公式;充分发挥数值模拟的优势,在模型和参数两方面做到准确可靠,使其更好地应用于岩石地基承载力的确定.     

玻璃纤维增强复合材料的损伤分析

本文对玻璃纤维增强复合材料层合板进行了拉、剪多向应力本构关系的实验研究,成功地用软x射线照相观察到材料内部微裂纹沿纤维方向近似均匀分布,并沿裂纹面扩展至破坏的损伤形貌,同时结合声发射技术等监测其扩展规律。在此基础上建立了基于微观机制的微裂纹损伤模型,预测材料的损伤非线性本构关系和破坏,以及实验观察到的一些复合材料特有的损伤现象,理论预测结果与实验值吻合。