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混凝土损伤变量及评价标准在抗震性能化设计中的应用

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建筑结构 2022年第21期52卷 33-41,138页

作者：张谨龚敏锋东南大学土木工程学院南京210096 中衡设计集团股份有限公司苏州215123

在抗震性能化设计中,对结构构件进行性能水准评价是重要内容,现有国内外规范标准主要提供了基于构件变形的评价指标。损伤变量作为损伤力学中表征损伤程度的基本概念,代表材料或构件受损后的性能劣化程度,在基于材料本构的弹塑性分析中... 详细信息

在抗震性能化设计中,对结构构件进行性能水准评价是重要内容,现有国内外规范标准主要提供了基于构件变形的评价指标。损伤变量作为损伤力学中表征损伤程度的基本概念,代表材料或构件受损后的性能劣化程度,在基于材料本构的弹塑性分析中得到广泛应用,但目前尚未形成统一的计算方法和评价标准。基于损伤力学理论,结合现行规范及相关研究成果,从理论分析和工程应用的角度,提出了标定混凝土损坏等级与损伤变量对应关系的方法,并进一步建立了钢筋混凝土构件基于材料指标的评价标准。结果表明:基于材料损伤变量的性能化评价方法具有坚实的理论基础,并与现行规范相衔接,符合软件应用习惯,对规范抗震性能化设计分析与评价具有理论与实践意义。

关键词：混凝土损伤模型损伤力学损伤变量抗震性能化设计评价标准

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结构性软黏土损伤变量与扰动度的相关性研究

岩土力学 2015年第4期36卷 958-964页

作者：张彤炜徐海波邓永锋东南大学交通学院岩土工程研究所江苏南京210096

取样与施工过程会对天然沉积结构性软黏土产生扰动,使土体的工程性质发生演化,一些学者分别以扰动度和损伤变量两个特征参数对该问题进行了较为深入的研究,但扰动度与描述土体应力状态的损伤变量之间的相关性目前仍未明晰。为此,以连云... 详细信息

取样与施工过程会对天然沉积结构性软黏土产生扰动,使土体的工程性质发生演化,一些学者分别以扰动度和损伤变量两个特征参数对该问题进行了较为深入的研究,但扰动度与描述土体应力状态的损伤变量之间的相关性目前仍未明晰。为此,以连云港天然沉积结构性软黏土进行不同应力路径下快速加载试验模拟土体应力损伤,对损伤后土体进行固结试验和无侧限抗压强度试验,结合张孟喜提出的损伤变量以及两种常用的扰动度(变形和强度)的定义,评价了损伤后土体的损伤变量和扰动度,探讨二者间关系。结果表明,损伤后土体压缩曲线屈服前的斜率并未产生明显改变,即损伤变量与按变形定义的扰动度间关系不明显;而损伤变量与以强度定义的扰动度之间存在线性递增关系,说明了当土体沿着某一路径加载时,越接近破坏线,其损伤程度越高,土体的强度也随之降低。

关键词：结构性软黏土应力状态固结试验无侧限抗压强度试验损伤变量扰动度

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非贯通节理岩体损伤变量计算方法研究

岩土力学 2016年第S1期37卷 95-100页

作者：刘红岩李俊峰中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

作为岩体组成部分的非贯通节理对岩体力学特性有着重要影响,然而几乎目前所有的岩体损伤变量计算方法都仅考虑节理几何参数对岩体力学特性的影响。对含单组非贯通节理的岩体力学特性进行研究,提出一个能够同时考虑节理几何及强度参数对... 详细信息

作为岩体组成部分的非贯通节理对岩体力学特性有着重要影响,然而几乎目前所有的岩体损伤变量计算方法都仅考虑节理几何参数对岩体力学特性的影响。对含单组非贯通节理的岩体力学特性进行研究,提出一个能够同时考虑节理几何及强度参数对岩体力学特性影响的新的岩体损伤变量计算方法。首先,采用弹性余能等效假设代替Lemaitre应变等效假设研究由节理引起的岩体各向异性损伤,并基于断裂力学中单个节理引起的附加应变能增量与损伤力学应变能释放量相关联的观点,推导出由单条节理引起的损伤变量计算公式。其次,根据断裂力学理论获得了单轴压缩下单条节理尖端应力强度因子(SIF)K_Ⅰ、K_Ⅱ的计算公式。最后,通过考虑节理间的相互作用给出了单组单排或多排节理尖端应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的计算公式,得到了单组节理引起的岩体损伤变量计算公式,并与已有试验结果的对比分析证明了该公式的合理性。

关键词：单组非贯通节理岩体损伤变量应力强度因子单轴压缩弹性余能等效假设

损伤变量在煤层底板开采破坏深度计算中的应用

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矿业安全与环保 2017年第5期44卷 59-63页

作者：刘启蒙李鹏飞张缓缓陈秀艳安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

针对煤层底板破坏深度的计算很少考虑实际存在的采动损伤的现状,以某矿A组煤开采为背景,提出一种基于数值模拟与理论计算的底板岩层损伤变量,进而确定底板破坏深度的方法。通过在该矿工作面巷道特定位置施工井下钻孔,采用并行电法探测... 详细信息

针对煤层底板破坏深度的计算很少考虑实际存在的采动损伤的现状,以某矿A组煤开采为背景,提出一种基于数值模拟与理论计算的底板岩层损伤变量,进而确定底板破坏深度的方法。通过在该矿工作面巷道特定位置施工井下钻孔,采用并行电法探测技术验证该方法的有效性。结果表明:底板应力在推进至断层附近时达到峰值19.70 MPa,底板岩层等效损伤变量D'=0.79;基于损伤变量计算得出的底板岩层的最大破坏深度为20.27 m,对比井下实测结果,其准确率达到93.32%。研究结果为快速准确地确定底板采动破坏深度提供了一个新思路。

关键词：采动损伤 FLAC3D 并行电法煤层底板破坏深度损伤变量

基于宏细观参数相关联的上海软土损伤变量研究

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岩石力学与工程学报 2016年第5期35卷 1048-1054页

作者：陈驰孙红葛修润上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

基于上海软黏土的CT实时三轴试验结果,研究软黏土的细观损伤发展的规律,探寻宏观力学参量、细观参数和损伤变量之间的关系,寻找以细观参数为基础确定损伤变量和损伤变量门槛值的方法。研究表明,CT数均值及剪应力比η与土体的损伤演化存... 详细信息

基于上海软黏土的CT实时三轴试验结果,研究软黏土的细观损伤发展的规律,探寻宏观力学参量、细观参数和损伤变量之间的关系,寻找以细观参数为基础确定损伤变量和损伤变量门槛值的方法。研究表明,CT数均值及剪应力比η与土体的损伤演化存在内在联系。提出以CT数均值为基础的损伤变量及参数的确定方法,建立损伤变量与剪应力比的线性关系式,进而建立弹性损伤模型。最后,采用此模型对试验资料进行模拟,模拟结果与试验值相一致。

关键词：土力学软土宏细观参数损伤变量剪应力比相关性

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膨胀土损伤变量不同表征方法评价的试验研究

岩土力学 2015年第10期36卷 2892-2898页

作者：程明书汪时机张雅倩李贤江胜华陈正汉西南大学工程技术学院重庆400715 后勤工程学院建筑工程系重庆400041

裂隙性是膨胀土的重要结构特征,裂隙损伤对膨胀土的变形、强度和稳定性有重要影响。岩土体损伤演化理论是当前研究的前沿课题,选择合理的损伤变量决定着损伤模型的正确性。为评价几种损伤变量表征方法的合理性,以南水北调中线工程陶岔... 详细信息

裂隙性是膨胀土的重要结构特征,裂隙损伤对膨胀土的变形、强度和稳定性有重要影响。岩土体损伤演化理论是当前研究的前沿课题,选择合理的损伤变量决定着损伤模型的正确性。为评价几种损伤变量表征方法的合理性,以南水北调中线工程陶岔引水渠坡的膨胀土为试验研究对象,通过控制净围压和吸力分别为100、50 k Pa下的CT-三轴剪切试验,定量研究了分别基于承载面积、CT数的均值ME和方差SD的损伤变量表征方法的合理性。研究发现,损伤面积相同而损伤部位不同的试样偏应力-应变曲线和强度基本一致;损伤面积和SD可以作为损伤变量表征参数,而ME不适合用来表征膨胀土的损伤变量,虽然ME可以很好地用来定义岩石的损伤变量。试验研究结果可以为建立考虑损伤的膨胀土强度理论和本构模型中损伤变量的选择、定义提供科学依据。

关键词：损伤变量表征评价抗剪强度 CT-三轴试验

汽轮机焊接转子接头低周疲劳过程损伤变量的复合分析法

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清华大学学报（自然科学版） 2014年第2期54卷 178-184页

作者：蔡志鹏吴健栋汤之南张伯奇潘际銮刘霞清华大学机械工程系北京100084 上海汽轮机厂技术发展处上海200240

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,... 详细信息

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化(硬化)造成的材料损伤,提出了适用于循环软化材料或者循环前期出现短暂循环硬化、随后循环软化的材料的低周疲劳全过程损伤变量的分析方法——复合分析法。试验结果表明:在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法较弹性模量法和应力幅值法更为合理。

关键词： NiCrMoV钢焊接转子低周疲劳损伤变量

低周疲劳过程损伤变量的复合分析法和三阶段损伤演化模型

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机械工程学报 2015年第10期51卷 86-95页

作者：吴健栋蔡志鹏汤之南李克俭王梁潘际銮霍鑫许晓进清华大学机械工程系北京100084 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂上海200240

采用疲劳损伤力学的方法分析Ni Cr Mo V钢核电汽轮机低压焊接转子1︰1模拟件接头低周疲劳过程,针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化造成的材料的损伤,提出适用于循环软化材料的低周疲... 详细信息

采用疲劳损伤力学的方法分析Ni Cr Mo V钢核电汽轮机低压焊接转子1︰1模拟件接头低周疲劳过程,针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化造成的材料的损伤,提出适用于循环软化材料的低周疲劳全过程损伤变量表征的复合分析法,提高了疲劳过程各阶段材料损伤测量的准确性;提出低周疲劳损伤过程的三阶段损伤模型,将焊接接头的疲劳损伤过程分为应力松弛、微空洞和微裂纹的萌生和扩展以及宏观裂纹的萌生和扩展三个阶段,并用于分析焊接接头的低周疲劳损伤过程。试验结果表明,在Ni Cr Mo V钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法表征损伤变量较弹性模量法和应力幅值法更为合理,且三阶段疲劳损伤模型能很好地反映疲劳损伤过程。

关键词： NiCrMoV 汽轮机转子焊接接头低周疲劳循环软化损伤变量损伤模型

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渗压作用下非贯通节理岩体损伤变量计算方法

煤矿安全 2019年第7期50卷 243-248页

作者：李凯刘红岩何健中航勘察设计研究院有限公司北京100098 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中冶集团武汉勘察研究院有限公司湖北武汉430080

为了研究渗压环境下节理引起的岩体损伤变量,首先基于损伤力学损伤应变能释放率与断裂力学附加应变能增量相关联的原理,推导了渗压环境下节理岩体损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论推导了渗压作用下非贯通节理尖端Ⅰ、Ⅱ型应力强... 详细信息

为了研究渗压环境下节理引起的岩体损伤变量,首先基于损伤力学损伤应变能释放率与断裂力学附加应变能增量相关联的原理,推导了渗压环境下节理岩体损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论推导了渗压作用下非贯通节理尖端Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子计算方法,进而建立了渗压作用下非贯通节理岩体损伤变量的计算方法。最后对该计算公式进行了验证分析,渗压环境下损伤变量随节理半长的增大逐渐增大;随渗透水压的增大,损伤变量逐渐增大;随节理内摩擦角及节理面软化系数的增大,损伤变量逐渐减小。

关键词：非贯通节理岩体单轴压缩渗透压应力强度因子损伤变量