多缺口及裂紋群加筋板的力學(xué)行為

含多缺口及裂紋群結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為是當(dāng)今結(jié)構(gòu)完整性研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一，本項(xiàng)研究中提出了復(fù)雜載荷下含任意分布多缺口及裂紋群有限大各向異性板彈性問(wèn)題的級(jí)數(shù)解，并有效解決由于裂紋閉合導(dǎo)致的非線性多體接觸問(wèn)題，導(dǎo)出外邊界與常規(guī)有限元相協(xié)調(diào)的含多缺口及裂紋群各向異性板的Global-Local雜交應(yīng)力有限單元，建立高效的復(fù)雜載荷下任意多缺口及裂紋群復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)分析方法，提出多裂紋失效判據(jù)，突破現(xiàn)有判據(jù)只能用于共線裂紋情況，系統(tǒng)研究各幾何參數(shù)、物理參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)破壞模式和剩余強(qiáng)度的影響規(guī)律，從而建立有效的復(fù)雜載荷下多缺口及裂紋群加筋板力學(xué)響應(yīng)分析方法和損傷容限評(píng)定技術(shù)。課題所涉及到的多連通域邊值、多體接觸、失效判據(jù)等關(guān)鍵問(wèn)題，在該領(lǐng)域急需解決。此外項(xiàng)目研究成果也可用于現(xiàn)代損傷力學(xué)中本構(gòu)關(guān)系、損傷演變過(guò)程及失效模式等方面的研究，具有重要的理論意義。

按材料分類，加筋板可分為金屬加筋板，復(fù)合材料加筋板。

采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究在低速?zèng)_擊后，含界面分層/脫粘和基體橫向微裂紋損傷復(fù)合材料加筋板殼結(jié)構(gòu)的自振頻率、頻率響應(yīng)函數(shù)、模態(tài)和阻尼特性以及在動(dòng)載下的響應(yīng)行為和破壞機(jī)理，發(fā)展含損傷復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)分析理論、方法和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件，通過(guò)參數(shù)討論，為復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)的損傷容限設(shè)計(jì)、識(shí)別和失效防范提供分析依據(jù)。

在隧道等地下工程爆破施工中，超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重影響隧道施工期安全。如何獲得爆生氣體作用下巖石裂紋的擴(kuò)展方向和長(zhǎng)度，及其與既有裂隙的貫通形式與交互作用，是提高隧道光面爆破技術(shù)水平的核心問(wèn)題。本項(xiàng)目以爆炸力學(xué)及線彈性斷裂力學(xué)為理論基礎(chǔ)，采取實(shí)驗(yàn)研究、理論分析與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證相結(jié)合的手段，重點(diǎn)研究爆生氣體作用下巖石裂紋的力學(xué)行為及其擴(kuò)展模型。首先，基于爆炸力學(xué)理論，獲得爆生氣體膨脹壓力隨時(shí)間變化規(guī)律；在此基礎(chǔ)上采用線彈性斷裂力學(xué)方法，建立爆生氣體作用下巖石裂紋的擴(kuò)展及止裂準(zhǔn)則，計(jì)算裂紋的最終長(zhǎng)度；通過(guò)爆生氣體作用下巖石裂紋形態(tài)特征實(shí)驗(yàn)，研究爆生裂紋的長(zhǎng)度、方向等形態(tài)特征及其與既有裂隙的交互作用；建立基于解析計(jì)算與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的爆生氣體作用下巖石裂紋擴(kuò)展模型。本項(xiàng)目的研究，可為豐富和發(fā)展巖石爆破理論，提高隧道光面爆破技術(shù)水平，提供理論依據(jù)與技術(shù)支持，對(duì)解決隧道等地下工程爆破中的超欠挖問(wèn)題有重要的價(jià)值。