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基于薄板理论的空区顶板稳定性分析

东北大学学报（自然科学版） 2012年第11期33卷 1628-1632页

作者：柳小波安龙张凤鹏东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

考虑作用于顶板上的均布载荷及作用于顶板上方中心处的集中载荷情况下,基于四边固支矩形薄板的纳维叶解法,分别导出了均布载荷与集中载荷作用下矩形顶板的挠度方程与应力表达式.分析得到四边固支矩形板在均布载荷和集中载荷作用下的高... 详细信息

考虑作用于顶板上的均布载荷及作用于顶板上方中心处的集中载荷情况下,基于四边固支矩形薄板的纳维叶解法,分别导出了均布载荷与集中载荷作用下矩形顶板的挠度方程与应力表达式.分析得到四边固支矩形板在均布载荷和集中载荷作用下的高应力主要出现在板的中心以及长边的中点处,影响应力的因素主要包括厚度、载荷大小、板的尺寸以及泊松比.依据第一强度理论建立均布载荷和集中载荷共同作用下的顶板安全性控制方程,并求解得到其安全临界顶板厚度,并通过工程实例验证了该控制方程的正确性.

关键词：空区临界顶板厚度薄板理论均布载荷集中载荷

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基于塑性损伤理论的钢筋混凝土锈胀裂纹模拟

东北大学学报（自然科学版） 2012年第2期33卷 288-291页

作者：邱兆国战宇张凤鹏东北大学理学院辽宁沈阳110819 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

基于混凝土的塑性损伤理论建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的有限元模型.通过位移加载来模拟钢筋的锈胀作用,以最大应变作为混凝土损伤的判据,通过衰减混凝土弹性模量来实现混凝土损伤,研究了钢筋锈蚀引起的混凝土保护层内裂纹发生和扩... 详细信息

基于混凝土的塑性损伤理论建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的有限元模型.通过位移加载来模拟钢筋的锈胀作用,以最大应变作为混凝土损伤的判据,通过衰减混凝土弹性模量来实现混凝土损伤,研究了钢筋锈蚀引起的混凝土保护层内裂纹发生和扩展的轨迹.为了直观表示开裂轨迹,通过ABAQUS子程序USDFLD定义拉伸状态下的场变量f1,给出了内部裂纹、表面裂纹产生时对应的临界锈蚀率,探讨了钢筋直径、锈胀系数、保护层厚度对临界锈蚀率的影响.结果表明:侧向裂纹从混凝土内部钢筋表面开始扩展,竖向裂纹从混凝土保护层的外表面开始向内部扩展,且出现较晚;临界锈蚀率随着钢筋直径、锈胀系数的增大而减小,特别是锈胀系数的影响更显著,而保护层厚度对临界锈蚀率的影响不明显.

关键词：锈胀开裂轨迹 USDFLD子程序塑性损伤临界锈蚀率

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短纤维层间增韧的三维有限元分析

复合材料学报 2009年第6期26卷 182-188页

作者：高相胜张凤鹏北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 东北大学理学院沈阳110004

层间短纤维强韧化是复合材料层合板层间增韧的有效途径之一。采用三维非线性有限元方法分析了层间短纤维强韧化复合材料层合板的分层扩展问题,探讨其影响因素。以混合模式下通用裂纹扩展的能量准则作为分层扩展判据,通过虚拟裂纹闭合技... 详细信息

层间短纤维强韧化是复合材料层合板层间增韧的有效途径之一。采用三维非线性有限元方法分析了层间短纤维强韧化复合材料层合板的分层扩展问题,探讨其影响因素。以混合模式下通用裂纹扩展的能量准则作为分层扩展判据,通过虚拟裂纹闭合技术计算分层尖端能量释放率。用节点双编号和单元生死技术模拟分层扩展。采用弹簧单元模拟层间短纤维作用,通过改变弹簧刚度修正短纤维桥联力。采用GAP元处理分层区的接触非线性问题。分析了分层区桥联力对层间应力场、位移场以及分层扩展的影响。研究结果表明,层间短纤维有效延缓了分层扩展,增韧效果明显。

关键词：复合材料层合板层间短纤维增韧能量释放率分层扩展

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准脆性材料的弹塑性损伤耦合模型

岩石力学与工程学报 2004年第19期23卷 3221-3225页

作者：崔崧黄宝宗张凤鹏东北大学力学系沈阳110004

基于Dragon等人的准脆性材料的各向异性损伤模型,在平面应变条件下,考虑了裂纹面之间摩擦滑动的影响,建立了一种较简单的摩擦诱导的塑性理论,通过算例讨论了摩擦对于材料损伤行为的影响。计算结果表明,在某些加载路径下,摩擦造成的应力... 详细信息

基于Dragon等人的准脆性材料的各向异性损伤模型,在平面应变条件下,考虑了裂纹面之间摩擦滑动的影响,建立了一种较简单的摩擦诱导的塑性理论,通过算例讨论了摩擦对于材料损伤行为的影响。计算结果表明,在某些加载路径下,摩擦造成的应力下降不可忽视。

关键词：岩石力学损伤塑性随动强化摩擦

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露天转地下嵌入式复合型人工境界矿柱构建

东北大学学报（自然科学版） 2012年第12期33卷 1770-1773页

作者：张凤鹏刘建坡安龙王立君东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 山东黄金集团归来庄矿业有限公司山东平邑273307

针对传统方法处理露天坑底的矿量损失大、隔离效果差等缺陷,提出采用地下开采方法对露天坑底的矿体进行回采,铺设底部结构,使用混凝土充填采空区,构建露天转地下矿山嵌入式复合型境界矿柱的新方法.利用嵌入式复合结构对充填体进行连接,... 详细信息

针对传统方法处理露天坑底的矿量损失大、隔离效果差等缺陷,提出采用地下开采方法对露天坑底的矿体进行回采,铺设底部结构,使用混凝土充填采空区,构建露天转地下矿山嵌入式复合型境界矿柱的新方法.利用嵌入式复合结构对充填体进行连接,在完成进路假底铺设、进路充填、进路与围岩间、进路与进路间、进路与沟槽间的锚固连接后,形成完整的覆盖矿体的10m厚的人工境界矿柱.数值计算表明,嵌入式复合型人工矿柱的施工过程对于边坡的应力场与塑性区影响不大,不会对边坡的稳定性产生影响.工程实践表明,嵌入式复合型人工矿柱铺设的同时对矿体进行回收,回收率可达95%,铺设的境界矿柱密闭性良好,具有隔水、防洪、承压能力,能很好地隔离露天地下相互影响.

关键词：露天转地下嵌入式复合型人工矿柱钢筋混凝土假底地下采矿方法

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冲击载荷作用下层间短纤维增韧研究

东北大学学报（自然科学版） 2007年第4期28卷 605-608页

作者：张凤鹏刘海黄宝宗东北大学理学院辽宁沈阳110004

采用基于全量Lagrangian理论的非线性有限元方法研究了冲击载荷作用下含层间短纤维的复合材料层板的分层扩展问题.通过Newmark方法求解动力学方程,以能量释放率作为裂纹扩展准则.用节点双编号和节点分离技术模拟裂纹扩展,用双向弹簧单... 详细信息

采用基于全量Lagrangian理论的非线性有限元方法研究了冲击载荷作用下含层间短纤维的复合材料层板的分层扩展问题.通过Newmark方法求解动力学方程,以能量释放率作为裂纹扩展准则.用节点双编号和节点分离技术模拟裂纹扩展,用双向弹簧单元模拟层间短纤维作用.通过改变弹簧刚度修正短纤维桥联力,在裂纹表面和冲击接触区设置接触单元,并以罚函数法计算接触力,分析了层间短纤维的桥联作用对裂尖应力场和能量释放率的影响.结果表明:层间短纤维的桥联作用有效地降低了层间应力集中程度和裂尖能量释放率,增韧效果明显.

关键词：复合材料层间短纤维桥联增韧能量释放率冲击载荷

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层间短纤维的Ⅱ型纤维桥联分析

东北大学学报（自然科学版） 2009年第6期30卷 849-852页

作者：刘军李英梅张凤鹏东北大学理学院辽宁沈阳110004

对于层间加入增韧短纤维的连续纤维增强树脂层板的Ⅱ型层间增韧问题,考虑层间短纤维杂乱分布和几乎与层间裂纹平行的特点,基于基体剥落与纤维拉出耦合,考虑非桥联短纤维对剥离的干扰作用,建立了层间短纤维在Ⅱ型层间裂纹情况下的桥联模... 详细信息

对于层间加入增韧短纤维的连续纤维增强树脂层板的Ⅱ型层间增韧问题,考虑层间短纤维杂乱分布和几乎与层间裂纹平行的特点,基于基体剥落与纤维拉出耦合,考虑非桥联短纤维对剥离的干扰作用,建立了层间短纤维在Ⅱ型层间裂纹情况下的桥联模型.通过对不同角度桥联纤维拔出过程的分析,得到了桥联力与位移的关系.数值分析表明,除了角度接近90°的纤维外,拉出之前位移均很小,桥联力迅速增加,拉出过程中桥联力下降,位移大幅度增加,能量耗散主要发生在拉出阶段.随角度的增加,桥联力和能量耗散迅速减小.

关键词：短纤维层间增韧基体剥落桥联纤维拉出

混凝土结构保护层开裂时钢筋的临界锈蚀率模型

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东北大学学报（自然科学版） 2014年第2期35卷 290-294页

作者：邱兆国梁力张凤鹏东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 东北大学理学院辽宁沈阳110819 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819

基于弹性理论与Bazant理论模型,引入拉伸损伤的概念,对混凝土保护层内环向应力进行修正,建立了混凝土保护层开裂时的临界锈胀力与钢筋临界锈蚀率模型.考虑钢筋混凝土界面间隙及锈蚀产物在裂缝中的填充效应,探讨了完全弹性、Bazant理论... 详细信息

基于弹性理论与Bazant理论模型,引入拉伸损伤的概念,对混凝土保护层内环向应力进行修正,建立了混凝土保护层开裂时的临界锈胀力与钢筋临界锈蚀率模型.考虑钢筋混凝土界面间隙及锈蚀产物在裂缝中的填充效应,探讨了完全弹性、Bazant理论模型与拉伸损伤3种不同的环向应力下,钢筋直径、保护层厚度、锈胀系数对临界锈蚀率的影响.结果表明:临界锈蚀率随钢筋直径的增大而减小,随保护层厚度、锈胀系数的增大而增大.弹性下的临界锈蚀率大于Bazant理论模型与拉伸损伤下的临界锈蚀率.最后,与Morinaga的基于试验的临界锈蚀率模型比对,验证了模型的合理性.

关键词：保护层开裂锈蚀率锈胀系数理想塑性拉伸损伤

基于声发射监测的含天然弱面辉绿岩变形和强度特性实验研究

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岩石力学与工程学报 2019年第S02期38卷 3646-3653页

作者：王强周扬一李元辉张凤鹏东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

针对红透山铜矿采场顶板含不同角度节理岩体问题,将含有天然弱面辉绿岩试件进行单轴压缩声发射试验研究。研究结果表明:(1)含有纵向弱面辉绿岩试件比含横向弱面试件强度大,含有三角形斜向弱面抗压强度最低,在相同应力下,含纵向弱面试件... 详细信息

针对红透山铜矿采场顶板含不同角度节理岩体问题,将含有天然弱面辉绿岩试件进行单轴压缩声发射试验研究。研究结果表明:(1)含有纵向弱面辉绿岩试件比含横向弱面试件强度大,含有三角形斜向弱面抗压强度最低,在相同应力下,含纵向弱面试件轴向应变会比完整试件的应变变化小,含横向贯通弱面试件的轴向应变会比完整试件的应变变化大,横向应变变化相反;(2)完整试件和含天然横向弱面试件在受压时试件为脆性断裂破坏,含纵向弱面试件在受压时为沿弱面拉伸破坏,含有斜向三角弱面试件破坏为沿弱面剪切破坏;(3)含有纵向弱面辉绿岩试件声发射信号与完整试件压缩时产生的声发射信号相近,含有斜三角弱面试件声发射信号非常活跃,试件撞击率出现几次阶段峰值,含双横向弱面试件受到抗压比含单横向弱面试件声发射信号更活跃;(4)此试验可为采场内含有结构面岩体开挖支护提供指导意见,研究结果可以反应含不同弱面试件受加载变形和强度特性及破坏模式。

关键词：岩石力学天然弱面辉绿岩声发射撞击率累计能量