巖樣單軸壓縮峰后泊松比理論研究

在剛性壓力機(jī)上,應(yīng)用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、應(yīng)力傳感器、位移傳感器等儀器對(duì)花崗巖進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)。得到了花崗巖破裂過(guò)程的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線。通過(guò)對(duì)全應(yīng)力-應(yīng)變曲線的分析表明:試樣變形特征基本上是一致的,都經(jīng)歷了初始?jí)好堋椥宰冃?、裂紋初始、裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展、裂紋不穩(wěn)定發(fā)展直到破裂五個(gè)階段。通過(guò)對(duì)試樣峰值前的受力變形特點(diǎn)的觀察,發(fā)現(xiàn)試樣接近其峰值強(qiáng)度時(shí),出現(xiàn)了一小段應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢,而相對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量明顯增加的塑性變形階段,可進(jìn)一步研究巖石破裂失穩(wěn)機(jī)理及其失穩(wěn)前兆信息。

原位凍結(jié)黏土單軸壓縮試驗(yàn)研究——采用沈陽(yáng)原位凍結(jié)黏土制備了凍土單軸壓縮試樣，進(jìn)行了凍結(jié)黏土的單軸壓縮試驗(yàn)，獲得了凍結(jié)黏土單軸壓縮載荷-一位移關(guān)系曲線，并對(duì)原位凍結(jié)黏土的破壞特征進(jìn)行了研究。

土工編織袋就是簡(jiǎn)單地將土、砂、碎石等材料直接灌裝在編織袋中,用于路堤填筑和護(hù)坡工程中。在試驗(yàn)室內(nèi)對(duì)土工編織袋進(jìn)行了單軸壓縮試驗(yàn),得到了單軸壓縮強(qiáng)度與編織袋拉伸強(qiáng)度的關(guān)系及土工編織袋的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了比較,試驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果一致。

凍土單軸壓縮動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究——討論了凍土試樣的制作過(guò)程。采用計(jì)算機(jī)層析掃描技術(shù)(ct)對(duì)未飽水和飽水凍土試樣單軸壓縮過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)測(cè)試，給出了凍土單軸壓縮軎零載階段內(nèi)部微結(jié)構(gòu)變化特征，基于ct測(cè)試對(duì)加載過(guò)程進(jìn)行了分折，討論了飽水凍土和未飽水凍土試樣的...

層狀巖體單軸壓縮強(qiáng)度及剪切破壞面研究——分析了層面傾角對(duì)層狀巖體的破壞模式及其相應(yīng)的單軸抗壓強(qiáng)度的影響,并綜合前人提出的層狀巖體的抗剪強(qiáng)度c、φ值隨層面方向變化的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式和mohr-coulomb準(zhǔn)則,采用搜索試算的方法,可判斷在單軸應(yīng)力條件下層狀巖體是否...

基于巖石的強(qiáng)度隨機(jī)統(tǒng)計(jì)分布的特點(diǎn)及應(yīng)變強(qiáng)度理論,應(yīng)用損傷力學(xué)的相關(guān)知識(shí),考慮微原體破壞及彈性模量與溫度間的非線性關(guān)系,建立了單軸壓縮條件下粗砂巖溫度熱損傷后統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型。然后采用伺服試驗(yàn)機(jī)對(duì)經(jīng)歷了高溫烘烤冷卻后的粗砂巖試件進(jìn)行了單軸壓縮試驗(yàn),并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)粗砂巖力學(xué)參數(shù)與溫度間的關(guān)系進(jìn)行了討論,給出了考慮溫度熱損傷的統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型參數(shù)。通過(guò)與單軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比,顯示了所建模型的合理性。

高黎貢山隧道位于特定的高地應(yīng)力和高地?zé)釛l件下,施工中可能發(fā)生巖爆。為了查明高溫下隧道硬質(zhì)巖的物理力學(xué)性質(zhì),以占隧道硬質(zhì)圍巖絕大部分的花崗巖為代表,進(jìn)行了高溫單軸壓縮試驗(yàn),以期為工程巖爆評(píng)價(jià)提供較為科學(xué)的依據(jù)。研究結(jié)果表明:從試樣應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的形狀看,主要為ⅱ型破壞,有發(fā)生巖爆的可能。

含雙圓形孔洞砂巖單軸壓縮力學(xué)特性試驗(yàn)研究——孔洞作為巖石內(nèi)部微缺陷的基本形式之一，其破裂演化機(jī)制是巖石力學(xué)領(lǐng)域研究的重要課題。作者對(duì)預(yù)制雙圓形孔洞的板狀砂巖試樣進(jìn)行室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)，研究孔心距2b和傾角對(duì)砂巖強(qiáng)度、變形特征及破裂演化過(guò)程等的影響...

基于聲發(fā)射事件空間分布的柱覆蓋分形模型,利用mts815flextestgt巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)和pci-2聲發(fā)射(ae)3維定位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)瀑布溝水電站地下廠房花崗巖單軸壓縮損傷破壞過(guò)程中聲發(fā)射事件空間分布的分形特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,聲發(fā)射事件隨應(yīng)力增加逐漸活躍,加載初期聲發(fā)射數(shù)量較少,應(yīng)力接近峰值強(qiáng)度時(shí),聲發(fā)射事件累計(jì)數(shù)曲線呈指數(shù)上升;聲發(fā)射事件的空間分布隨應(yīng)力增加是一個(gè)降維過(guò)程,其空間分維d在3～2內(nèi)變化,峰值強(qiáng)度時(shí),其值最小;彈性階段后期,巖石內(nèi)部微破裂開(kāi)始向破壞面集聚,聲發(fā)射空間分維d下降幅度明顯增大;聲發(fā)射空間分維恰當(dāng)?shù)乇碚髁寺暟l(fā)射事件空間分布的復(fù)雜程度。研究結(jié)論揭示了巖石聲發(fā)射事件空間分布的分形特征,室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)對(duì)巖爆研究結(jié)果相吻合,可為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

人工凍結(jié)粘土單軸壓縮蠕變特性歸一化分析——凍土的蠕變特性問(wèn)題一直是凍土力學(xué)的一個(gè)重要研究方向，通過(guò)對(duì)安徽臨渙礦區(qū)粘土凍結(jié)后，進(jìn)行單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，用歸一化的方法研究其蠕變特性。研究表明，隨著加載應(yīng)力的增大，破壞時(shí)間縮短，最小蠕變速率加快，特別...

常用材料泊松比 摩擦系數(shù) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 摩擦副材料摩擦系數(shù)μ 無(wú)潤(rùn)滑有潤(rùn)滑 ──────────────────────── 鋼-鋼0.15*0.1-0.12* 0.10.05-0.1 鋼-軟鋼0.20.1-0.2 鋼-不淬火的t80.150.03 鋼-鑄鐵0.2-0.3*0.05-0.15 0.16-0.18 鋼-黃銅0.190.03 鋼-青銅0.15-0.180.1-0.15*

大理巖試樣的長(zhǎng)度對(duì)單軸壓縮試驗(yàn)的影響——相同直徑試樣的單軸壓縮強(qiáng)度隨長(zhǎng)度的減小而增加，而使用柔性墊片強(qiáng)度則隨長(zhǎng)度的減小而減小，表明試驗(yàn)機(jī)壓頭與試樣端面之間存在摩擦，其影響程度隨巖性而變化。2塊粒徑為0.5～1mm的細(xì)晶大理巖，試樣長(zhǎng)度對(duì)強(qiáng)度的影...

將單軸壓縮條件下遭受到剪切帶(峰值應(yīng)力之后呈現(xiàn)線性應(yīng)變軟化行為)形式的單一剪切破壞普通混凝土試樣的峰后應(yīng)力-應(yīng)變曲線斜率的解析解推廣為非線性情形.在峰值應(yīng)力之前,采用scott模型描述非線性的本構(gòu)關(guān)系.剪切帶的非線性應(yīng)變軟化本構(gòu)關(guān)系由導(dǎo)出的最短普通混凝土試樣峰后斜率反算.利用得到的峰后本構(gòu)關(guān)系,對(duì)其他較長(zhǎng)的普通混凝土試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行了預(yù)測(cè).預(yù)測(cè)的峰后應(yīng)力-應(yīng)變曲線依賴(lài)于試樣的高度,且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合.估算的剪切帶內(nèi)部平均塑性剪切應(yīng)變遠(yuǎn)大于在單軸壓縮條件下測(cè)得的軸向應(yīng)變的極限值.若測(cè)得的峰后應(yīng)力-應(yīng)變曲線被視為本構(gòu)關(guān)系,則普通混凝土柱的峰后延性將被極大地低估.

確定巖石損傷張量,并對(duì)有效應(yīng)力進(jìn)行對(duì)稱(chēng)化,從而得出節(jié)理?yè)p傷巖體的本構(gòu)關(guān)系。借鑒彈塑性漸進(jìn)退化方法的思想,在有限元方程中實(shí)現(xiàn)彈塑性和損傷耦合,數(shù)值模擬圓柱體花崗巖單軸壓縮實(shí)驗(yàn)的破壞過(guò)程,模擬的較好。

材料彈性模量e和泊松比的測(cè)定 彈性模量e和泊松比是各種材料的基本力學(xué)參數(shù)，測(cè)試工作十分重要，測(cè)試方法也 很多，如杠桿引伸儀法、千分表法、電測(cè)法等。本節(jié)介紹電測(cè)法。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解材料彈性常數(shù)e、的定義。 2.掌握測(cè)定材料彈性常數(shù)e、的實(shí)驗(yàn)方法。 3.了解電阻應(yīng)變測(cè)試方法的基本原理和步驟。 4.驗(yàn)證虎克定律。 5.學(xué)習(xí)最小二乘法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1．ts3861型靜態(tài)數(shù)字應(yīng)變儀一臺(tái)； 2．nh-10型多功能組合實(shí)驗(yàn)架一臺(tái)； 3.拉伸試件一根； 4.溫度補(bǔ)償塊一塊； 5.游標(biāo)卡尺。 三、實(shí)驗(yàn)原理和方法 彈性模量是材料拉伸時(shí)應(yīng)力應(yīng)變成線形比例范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之比。材料在比例極限內(nèi) 服從虎克定律，其關(guān)系為： e f a 試件的材料為鋼，寬h和厚t均由實(shí)際測(cè)量得出，形狀為亞鈴型扁試件如圖2-17，應(yīng) 變片的k=2.08。實(shí)驗(yàn)時(shí)利用nh-3

一種新的混凝土單軸壓縮損傷本構(gòu)模型

利用ct技術(shù)對(duì)單軸壓縮作用下混凝土細(xì)觀破裂過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描觀測(cè),獲得了系列ct圖像。通過(guò)對(duì)灰度圖像和差值圖像中ct數(shù)平均值的變化進(jìn)行分析,說(shuō)明單軸壓縮時(shí)混凝土試件經(jīng)歷壓密、擴(kuò)容、ct尺度裂紋萌生、擴(kuò)展、貫通和混凝土宏觀破壞階段,混凝土試件的裂紋一般圍繞骨料在砂漿中擴(kuò)展尤其是砂漿與骨料的黏結(jié)面是研究混凝土破損的關(guān)鍵區(qū)域。研究表明,ct分析是細(xì)觀損傷檢測(cè)分析的有效方法,為進(jìn)一步定量描述混凝土細(xì)觀破裂過(guò)程提供了重要依據(jù),探索了混凝土材料細(xì)觀破裂的機(jī)理。

為了研究紅砂巖蠕變特性,對(duì)紅砂巖進(jìn)行了單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)。以試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),建立了非線性黏彈塑性蠕變模型,并基于bfgs非線性優(yōu)化算法對(duì)該模型參數(shù)進(jìn)行了識(shí)別。結(jié)果表明,紅砂巖具有明顯的蠕變特征,建立的模型可以同時(shí)表征巖石瞬時(shí)加載應(yīng)變、衰減蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變以及加速蠕變等蠕變特征。最后,將非線性黏彈塑性蠕變模型進(jìn)行了大型有限差分法軟件flac3d的二次開(kāi)發(fā),并對(duì)紅砂巖單軸蠕變數(shù)值模擬試驗(yàn),同時(shí)將數(shù)值模擬蠕變曲線與試驗(yàn)蠕變曲線進(jìn)行了比較分析,驗(yàn)證了非線性黏彈塑性蠕變模型的實(shí)用性。

材料彈性模量及泊松比 序號(hào)材料名稱(chēng)彈性模量e\gpa切變模量g\gpa泊松比μ 1鎳鉻鋼、合金鋼20679.380.25～0.3 2碳鋼196～206790.24～0.28 3鑄鋼172～202-0.3 4球墨鑄鐵140～15473～76- 5灰鑄鐵、白口鑄鐵113～157440.23～0.27 6冷拔純銅12748- 7軋制磷青銅113410.32～0.35 8軋制純銅108390.31～0.34 9軋制錳青銅108390.35 10鑄鋁青銅10341- 11冷拔黃銅89～9734～360.32～0.42 12軋制鋅82310.27 13硬鋁合金7026- 14軋制鋁6825～260.32～0.36 15鉛1770.42 16玻璃552

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為研究高強(qiáng)混凝土破裂前聲發(fā)射信號(hào)的頻率特征,對(duì)c60、c70、c80高強(qiáng)混凝土試件進(jìn)行單軸壓縮下的高、低頻雙通道聲發(fā)射試驗(yàn),得到破裂過(guò)程的力學(xué)參數(shù)和聲發(fā)射參數(shù),探求高強(qiáng)混凝土不同加載階段聲發(fā)射信號(hào)頻率的分布特征。研究表明,三種高強(qiáng)混凝土在峰值應(yīng)力前,高、低頻通道聲發(fā)射信號(hào)均集中在特定的頻段內(nèi);臨近峰值應(yīng)力時(shí),高、低頻通道的聲發(fā)射信號(hào)頻率向低頻段移動(dòng),同時(shí)優(yōu)勢(shì)頻段內(nèi)的頻率趨于分散,這可作為預(yù)測(cè)高強(qiáng)混凝土破壞的前兆信息。

對(duì)不同溫度(25℃,100℃,200℃,300℃,400℃,500℃,600℃,700℃,800℃,900℃等10個(gè)等級(jí))作用后的砂巖試樣進(jìn)行了巴西劈裂實(shí)驗(yàn),分析了粗砂巖單軸抗拉強(qiáng)度經(jīng)歷了不同溫度作用后的變化趨勢(shì).研究結(jié)果表明:在25~150℃時(shí),單軸抗拉強(qiáng)度變化很小;150~500℃時(shí),隨著溫度升高,單軸抗拉強(qiáng)度單調(diào)增加;500~750℃時(shí),單軸抗拉強(qiáng)度單調(diào)減小;750~900℃時(shí),抗拉強(qiáng)度基本保持一個(gè)定值.總體來(lái)講,粗砂巖的單軸抗拉強(qiáng)度隨著溫度的增加先增大,后減小.