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含卸压孔硬岩应力松弛特性试验研究

岩土力学 2019年第6期40卷 2192-2199页

作者：赵振华张晓君李晓程山东省地矿工程勘察院山东济南250014 山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255049 山东理工大学矿山工程技术研究所山东淄博255049

针对非完整硬岩应力松弛特性研究的不足,开展了含卸压孔的具有岩爆倾向性的辉长岩试样峰前加载、松弛和再加载、再松弛模式的应力松弛试验,得出了其峰前应力松弛特性、松弛模型和超声波变化规律,揭示了应力松弛过程的卸压孔作用机制。... 详细信息

针对非完整硬岩应力松弛特性研究的不足,开展了含卸压孔的具有岩爆倾向性的辉长岩试样峰前加载、松弛和再加载、再松弛模式的应力松弛试验,得出了其峰前应力松弛特性、松弛模型和超声波变化规律,揭示了应力松弛过程的卸压孔作用机制。结果表明:含卸压孔硬岩应力松弛过程经历了迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段;随峰前加载载荷增加,其应力松弛度总体上呈现增加,能量耗散量增加,用于硬岩损伤破裂演化的能量比例增加;通过波速、波幅和波形变化对比分析可以反映含卸压孔硬岩应力松弛过程的变形损伤破裂演化进程;Burgers模型能较好地反映含卸压孔硬岩的应力松弛特性。经与完整辉长岩试样应力松弛试验对比分析,表明同等情况下含卸压孔硬岩的应力松弛度更大,松弛过程能量耗散量更多,耗散速度也更快。该研究结果对硬岩、含卸压孔硬岩长期稳定性分析、预测及岩爆解危具有很好的指导和借鉴意义。

关键词：硬岩卸压孔应力松弛波速能量耗散岩爆

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完整稻秆卷压过程应力松弛试验

农业工程学报 2015年第8期31卷 76-83页

作者：雷军乐王德福张全超杨星李利桥李超东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江职业学院工程学院哈尔滨150080 河南农业大学机电学院郑州450002

为深入研究完整稻秆在卷捆压缩过程中的流变特性,该文利用自制的钢辊式圆捆机卷压试验台进行了完整稻秆卷压过程应力松弛试验研究。选择稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入速度为试验因素,并以应力松弛时间和平衡弹性... 详细信息

为深入研究完整稻秆在卷捆压缩过程中的流变特性,该文利用自制的钢辊式圆捆机卷压试验台进行了完整稻秆卷压过程应力松弛试验研究。选择稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入速度为试验因素,并以应力松弛时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标,进行4因素5水平正交旋转组合试验。结果表明:完整稻秆卷压过程应力松弛模型可用1个Maxwell单元和1个弹簧并联组成的三元件方程表示;各因素对应力松弛时间贡献率排序依次为稻秆含水率、草捆干物质质量、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;对平衡弹性模量贡献率排序依次为草捆干物质质量、稻秆含水率、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;当稻秆含水率为65%、草捆干物质质量为17 kg、卷捆钢辊转速为257 r/min、稻秆喂入速度为1.6 kg/s时,应力松弛时间和平衡弹性模量可分别达最佳值17.08 s和4.01 k Pa。试验结果可为圆型打捆机对完整稻秆的卷压工艺优化及其压缩机理分析提供必要的理论与技术支持。

关键词：流变应力松弛优化完整稻秆圆捆机卷压过程

振动时效对铝板表面应力松弛均匀性的实验设计与分析

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振动与冲击 2019年第2期38卷 105-109,130页

作者：廖凯朱家豪余田陈辉钟利萍龚海中南林业科技大学机电工程学院长沙410004 中南大学机电工程学院长沙410083

通过对7075铝板进行振动时效(VSR)实验研究,观察其对材料表面应力松弛的影响。采用振动模态仿真和X-ray应力测试,对材料表面应力分布、应力释放状况及其均匀化应对策略进行实验分析。结果显示:VSR在振动台第5阶固有频率亚共振区开始,对... 详细信息

通过对7075铝板进行振动时效(VSR)实验研究,观察其对材料表面应力松弛的影响。采用振动模态仿真和X-ray应力测试,对材料表面应力分布、应力释放状况及其均匀化应对策略进行实验分析。结果显示:VSR在振动台第5阶固有频率亚共振区开始,对试样造成表面应力松弛,在距离振幅最小的节线远端,应力释放率最大达到18.7%,而靠近节线处,应力松弛效果减弱,只有4.1%,说明振动时效下材料表面应力松弛出现不均匀。根据平台振型弯曲变形特点,提出位置交叉时效方法,以促使激振能均匀分配于材料表面。实验结果表明,铝板表面应力松弛波动由原来的14.6%降到了6.5%,应力分布不均匀得到明显改善,验证了位置交叉VSR方法的可行性,对VSR解决轻质结构零件应力均化问题具有参考作用。

关键词：振动时效(VSR) 铝合金应力均匀性应力松弛应力测试

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膨胀土应力松弛的分数阶模型

岩土力学 2018年第5期39卷 1747-1752,1760页

作者：张春晓肖宏彬包嘉邈尹亚虎尹铎霖中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004

为了更准确地描述膨胀土应力松弛的力学特性,应用分数阶微积分理论构造的软体元件取代传统元件模型中的理想黏滞元件,并考虑黏滞系数的损伤劣化,建立了可以更加准确地反映南宁膨胀土非线性应力松弛特性的三元件模型。通过一系列室内试... 详细信息

为了更准确地描述膨胀土应力松弛的力学特性,应用分数阶微积分理论构造的软体元件取代传统元件模型中的理想黏滞元件,并考虑黏滞系数的损伤劣化,建立了可以更加准确地反映南宁膨胀土非线性应力松弛特性的三元件模型。通过一系列室内试验研究,探索了在不同含水率条件下南宁膨胀土的应力松弛规律,并根据对试验结果的分析,确定了相关的模型参数,得到了膨胀土在不同含水率条件下的应力松弛方程。与整数阶西原模型和整数阶***模型进行对比,其结果表明所提出的改进模型能更有效地模拟膨胀土应力松弛的全过程,且模型具有结构简单、计算参数少、计算精度高和便于实际应用等优点。研究结果为膨胀土在长期荷载作用下的应力松弛分析提供了理论基础。

关键词：膨胀土应力松弛分数阶微积分损伤劣化松弛模型

动态扰动对不同含水率砂岩应力松弛影响的研究

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东北大学学报(自然科学版) 2017年第9期38卷 1330-1334页

作者：李帅朱万成于永军赵龙东北大学资源与土木工程学院

采用课题组自制的岩石松弛-扰动试验装置,研究了不同含水率砂岩的松弛过程动态扰动的影响,测试轴向应力、轴向应变的变化,观察到了砂岩试样在动态扰动后应变增加、应力降低的现象.根据试验数据,分析了松弛稳定后水对砂岩试样应力松弛量... 详细信息

采用课题组自制的岩石松弛-扰动试验装置,研究了不同含水率砂岩的松弛过程动态扰动的影响,测试轴向应力、轴向应变的变化,观察到了砂岩试样在动态扰动后应变增加、应力降低的现象.根据试验数据,分析了松弛稳定后水对砂岩试样应力松弛量和应力松弛度的影响,基于岩石松弛扰动效应的本构方程,得到不同含水率扰动系数在2;之间.结果表明:（1）由于水的影响作用,松弛稳定后砂岩试样的应力松弛量增加、应力松弛度增大,水对砂岩试样应力松弛衰减的影响作用增强;（2）在相同的冲击扰动能量作用下,含水率高的砂岩试样在动态扰动后应变增加和应力降低的现象更明显,扰动系数随含水率增加而增大.

关键词：砂岩变形应力松弛动态扰动含水率扰动系数

Mittag-Leffler函数及其在粘弹性应力松弛中的应用

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高等学校化学学报 2008年第6期29卷 1271-1275页

作者：陈宏善李明明康永刚张素玲西北师范大学物理与电子工程学院高分子材料重点实验室兰州730070

Mittag-Leffler函数在分数阶粘弹理论中起着重要作用.我们对该函数的计算及收敛性进行了分析;利用遗传算法结合共轭梯度法,提出了对广义函数进行非线性参数拟合的方法.用分数Maxwell模型对强弱、硬柔具有显著差别的塑料、玻璃态合金及... 详细信息

Mittag-Leffler函数在分数阶粘弹理论中起着重要作用.我们对该函数的计算及收敛性进行了分析;利用遗传算法结合共轭梯度法,提出了对广义函数进行非线性参数拟合的方法.用分数Maxwell模型对强弱、硬柔具有显著差别的塑料、玻璃态合金及聚合物近熔体的应力松弛过程进行了研究.

关键词：分数Maxwell模型 Mittag-Leffler函数粘弹性应力松弛

秸秆-薯渣混合物料应力松弛分数阶模型的建立及参数分析

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农业工程学报 2021年第13期37卷 284-290页

作者：郭文斌王志鹏候智博胡凡王春光齐文静内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

为更加精确地解析农业松散物料压缩时表现出的应力松弛行为及松弛后的成型效果,简化应力松弛模型并获得更加直观的应力松弛特征参数,该研究将Riemann-Liouville分数阶微积分理论引入农业松散物料流变学特性研究中,以农业生产后残留的玉... 详细信息

为更加精确地解析农业松散物料压缩时表现出的应力松弛行为及松弛后的成型效果,简化应力松弛模型并获得更加直观的应力松弛特征参数,该研究将Riemann-Liouville分数阶微积分理论引入农业松散物料流变学特性研究中,以农业生产后残留的玉米秸秆与马铃薯废渣为研究对象,推导建立了用于描述秸秆-薯渣混合物料应力松弛特征的分数阶模型,并以松弛比与松弛时间比率为试验指标,完成了混合物料在不同压缩密度下的应力松弛试验,利用所建立分数阶模型对应力松弛试验曲线进行了拟合回归分析,并与广义Maxwell模型的拟合结果进行了对比与参数相关分析。结果表明:1)分数阶模型可准确描述秸秆与薯渣混合物料的应力松弛过程,其对松弛曲线的拟合精度高于五元件广义Maxwell模型,决定系数R2介于0.9964~0.9995之间。2)分数阶模型仅有两个模型参数,分数阶阶数β与粘弹性系数K,其中β与应力松弛后残留弹性的占比、松弛比均极显著负相关,可直接用于表征物料松弛后的永久变形程度,预测其成型效果;K与弹性模量及粘性系数、松弛时间比率均极显著正相关,可用于表征混合物料的粘弹性特征及其应力松弛快慢程度。该研究成果推动了分数阶微积分理论在农业松散物料流变学特性研究领域的应用,通过分数阶模型建立了秸秆-薯渣混合物料的应力松弛特性与成型效果的联系,可为进一步改进农业松散物料成型方法、获取最佳成型条件提供依据。

关键词：应力松弛模型粘弹性秸秆薯渣分数阶计算

循环加卸载下直墙拱形巷(隧)道应力松弛特性试验研究

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岩土力学 2023年第S1期44卷 476-484页

作者：刘啸张晓君魏金祝何俊玲王靖涛山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255000 山东理工大学矿山工程技术研究所山东淄博255000 山东省冶金设计院股份有限公司山东济南250101

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,开展了低、中、高载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松弛过程试验,得出了应力松弛规律,建立了应力松弛模型,探讨了应力松弛机制。结果表明:在低载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松... 详细信息

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,开展了低、中、高载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松弛过程试验,得出了应力松弛规律,建立了应力松弛模型,探讨了应力松弛机制。结果表明:在低载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松弛过程均呈现出迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,应力松弛规律一致,但随着循环次数的增加,应力松弛时间放缓,应力衰减损失程度在降低;低载荷下的应力松弛过程是巷(隧)道围岩拉应力和压应力同时衰减的过程,内部没有损伤产生,整体未产生破裂;在中等载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道围岩应力松弛过程同样呈现出迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,随着循环次数的增加总体上呈现应力松弛时间放缓的趋势,最终同样表现为巷(隧)道围岩拉应力和压应力同时衰减的过程;与低载荷下相比,中等载荷下的应力松弛过程变慢,内部有损伤产生,但后续循环未导致围岩破坏;在高载荷下的直墙拱形巷(隧)道围岩呈现拉应力持续增加和压应力持续减小的过程,巷(隧)道持续损伤破裂,侧帮产生层爆,最终形成V型爆坑,整体呈现两次明显爆裂破坏;采用分数阶微积分理论来描述循环加卸载情况下的应力松弛过程,建立了分数阶模型即应力松弛方程,拟合效果基本吻合;定义了应力松弛度,可以完全反映应力松弛全过程及松弛程度;工程上应采取措施阻止岩爆岩体松弛过程变形发展到临界状态。研究结果对岩爆机制、预测预警及硬岩长期稳定性分析等具有很好的指导和借鉴意义。

关键词：直墙拱形巷(隧)道循环加卸载应力松弛拉应力岩爆

动态扰动对应力松弛岩石变形行为影响的试验研究

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岩土力学 2018年第8期39卷 2795-2804页

作者：李帅朱万成牛雷雷李如飞李少华东北大学资源与土木工程学院岩石破裂与失稳研究所

利用自主研发的岩石松弛-扰动试验装置,测试了岩石加载、松弛、动态扰动和扰动后4个阶段的轴向应力、轴向应变和声发射响应,观察到了岩石试样在动态扰动后应变增加、应力降低的现象,砂岩试样的这种特征比花岗岩明显。初步分析认为,产生... 详细信息

利用自主研发的岩石松弛-扰动试验装置,测试了岩石加载、松弛、动态扰动和扰动后4个阶段的轴向应力、轴向应变和声发射响应,观察到了岩石试样在动态扰动后应变增加、应力降低的现象,砂岩试样的这种特征比花岗岩明显。初步分析认为,产生该现象的原因一方面由于松弛-扰动过程导致岩石内部出现不可逆的损伤,另一方面则是扰动去除后试样的残余变形。在初始压密和弹性阶段,砂岩试样的声发射撞击数少;在接近应变峰值阶段,撞击数骤增;在应力松弛阶段撞击数骤减;在动态扰动阶段,撞击数骤增。声发射是由于岩石损伤引起的,声发射数据反映了岩石的损伤是引起松弛试样在动态扰动后应变增加、应力降低的一个原因。另外,基于砂岩和花岗岩的准静态循环加、卸载试验,对砂岩、花岗岩在不同应变等级下的残余应变进行了定量化;砂岩的残余应变远高于花岗岩,这与砂岩试样在历经松弛-动态扰动后应变增加、应力降低较为明显的趋势相对应。同时,无论是松弛-动态扰动试验还是准静态循环加、卸载试验,岩石的残余变形都会随着卸荷初始应变的提高而增加。岩石的损伤与残余变形是密切相关的,两者的综合作用引起了动态扰动后岩石试样的应变增加、应力降低现象。

关键词：岩石变形应力松弛动态扰动声发射残余变形