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混凝土单轴压缩表面裂纹分布分形特征研究

混凝土单轴压缩表面裂纹分布分形特征研究

作者：李赫赫东北石油大学

学位级别：硕士

混凝土是土木工程领域最重要的工程材料之一。研究混凝土表面裂纹分布规律,对于评价混凝土的损伤程度和安全状态具有重要的理论意义。由于混凝土表面裂纹分布不规则、呈现明显非线性特征,所以,无法用传统的力学分析方法准确、定量地描... 详细信息

混凝土是土木工程领域最重要的工程材料之一。研究混凝土表面裂纹分布规律,对于评价混凝土的损伤程度和安全状态具有重要的理论意义。由于混凝土表面裂纹分布不规则、呈现明显非线性特征,所以,无法用传统的力学分析方法准确、定量地描述。鉴于此,为了准确描述混凝土表面裂纹分布规律,本文采用分形理论对混凝土表面裂纹分布单一分形特征和多重分形特征进行分析。基于分形理论,通过混凝土单轴压缩试验和数值模拟,利用MATLAB程序对混凝土表面裂缝分布的单一分形维数、多重分形广义维数以及多重分形谱进行了定量的计算,研究了混凝土单轴压缩表面裂纹分布分形特征,探究了混凝土单轴压缩表面裂纹分布规律。基于混凝土单轴压缩试验,探讨了粗骨料粒径、试样尺寸、峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、脆性指标、应力水平等因素对混凝土表面裂纹分布单一分形维数、多重分形广义维数阈值宽度和多重分形谱特征参数的影响,建立了基于表面裂纹分布单一分形维数、多重分形广义维数阈值宽度和多重分形谱峰值的混凝土单轴压缩弹性分形损伤本构方程,揭示了混凝土表面裂纹分布规律。结果表明:混凝土试样表面裂纹分布单一分形维数、多重分形广义维数阈值宽度及多重分形谱峰值随着峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、应力水平的增大而增大;随粗骨料粒径、试样尺寸、脆性指标的增加而降低。混凝土单轴压缩表面裂纹分布不仅具有单一分形特征,还具有多重分形特征。基于混凝土单轴压缩有限元分析,研究了粗骨料粒径、试样尺寸、峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、脆性指标、应力水平等因素对混凝土模型表面裂纹分布单一分形维数、多重分形广义维数阈值宽度和多重分形谱特征参数的影响,建立了基于表面裂纹单一分形维数、多重分形广义维数阈值宽度和多重分形谱峰值的混凝土单轴压缩弹性分形损伤本构方程,揭示了混凝土表面裂纹分布规律。结果表明:混凝土试样表面裂纹分布单一分形维数、多重分形广义维数阈值宽度及多重分形谱峰值随粗骨料粒径、数值试样尺寸、脆性指标的增加呈降低趋势;随着峰值应力、峰值应变、单位体积吸收能、应力水平的增大而增大。混凝土单轴压缩表面裂纹分布不仅具有单一分形特征,还具有多重分形特征。

关键词：混凝土单轴压缩裂纹分布单一分形多重分形本构方程有限元分析

压应力作用不同裂纹分布下岩石破坏过程的数值模拟

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煤炭技术 2015年第5期34卷 108-110页

作者：顾成富王辉安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001

应用岩石破裂失稳软件RFPA2D对压应力作用下裂纹岩石破坏进行数值模拟研究,针对裂纹的不同分布及裂纹对岩石试件破裂过程的影响,得出了不同裂纹分布的岩石破坏过程不同,裂纹离岩石试件边界越近,岩石越容易破裂且水平裂纹比竖直裂纹对岩... 详细信息

应用岩石破裂失稳软件RFPA2D对压应力作用下裂纹岩石破坏进行数值模拟研究,针对裂纹的不同分布及裂纹对岩石试件破裂过程的影响,得出了不同裂纹分布的岩石破坏过程不同,裂纹离岩石试件边界越近,岩石越容易破裂且水平裂纹比竖直裂纹对岩石强度影响大;另外裂纹的走向对岩石试件影响也不同,裂纹走向为45°时,岩石强度最低,裂纹走向为90°时,岩石强度最大,裂纹走向为0°时,岩石强度居于中间。

关键词：裂纹破坏过程裂纹分布数值模拟峰值强度

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裂纹分布与Weibull模数关系的研究

新型炭材料 2000年第3期15卷 59-62页

作者：吴琪琳潘鼎东华大学材料科学与工程学院上海200051 东华大学材料改性国家重点实验室上海200051

讨论了纤维的裂纹分布与 Weibull模数 m之间的关系。用小角 X- ray散射测定四种粗细不同的粘胶基炭纤维的孔径大小及其分布 ,并分析比较了四种纤维的 Weibull模数 m和强度值 ,结果表明纤维越细 ,其 m值越大 ,纤维内所含的大尺寸孔洞越... 详细信息

讨论了纤维的裂纹分布与 Weibull模数 m之间的关系。用小角 X- ray散射测定四种粗细不同的粘胶基炭纤维的孔径大小及其分布 ,并分析比较了四种纤维的 Weibull模数 m和强度值 ,结果表明纤维越细 ,其 m值越大 ,纤维内所含的大尺寸孔洞越少 ,炭纤维的强度也越高。

关键词：炭纤维 Weibull模数强度裂纹分布

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液化石油气球罐延迟裂纹分布情况

中国特种设备安全 2012年第11期28卷 51-52页

作者：陈成蔡温兴柔虞忠温州市特种设备检测中心

延迟裂纹是对压力容器安全危害最大的一类缺陷，在液化石油气球罐中出现延迟裂纹的几率较大，开展液化石油气球罐延迟裂纹相关研究非常有必要。笔者单位承担某公司的12只2000m。液化石油气球罐的全面检验，12只2000立方液化石油气球罐... 详细信息

延迟裂纹是对压力容器安全危害最大的一类缺陷，在液化石油气球罐中出现延迟裂纹的几率较大，开展液化石油气球罐延迟裂纹相关研究非常有必要。笔者单位承担某公司的12只2000m。液化石油气球罐的全面检验，12只2000立方液化石油气球罐在历次全面检验发现了多处延迟裂纹缺陷，具有较典型的意义。为了及时总结经验，指导液化石油气球罐全面检验工作并为今后开展研究提供借鉴，笔者对这12只液化石油气球罐全面检验检出延迟裂纹分布情况进行总结及分析。

关键词：液化石油气球罐延迟裂纹裂纹分布检验工作裂纹缺陷安全危害压力容器总结经验

框架结构轻质砌体墙常见裂纹分布状况及成因分析

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科学咨询(科技·管理) 2010年第11期 61-62页

作者：杜伟重庆市政建设工程监理有限公司

本人亲历过大量高层建筑轻质砌体维护墙的施工,也参与了多次房屋建筑工程验收,经常发现框架结构砌体墙出现开裂现象,经过日常观察和大量的数理统计,发现较普遍的裂缝形

关键词：框架结构拉应力砌体墙裂纹分布分布状况张应力钢丝网抹灰层框架填充墙斜裂缝墙体开裂内部填充窗台轻质砌体填充墙体

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重油催化再生器应力腐蚀裂纹分布规律分析

石油化工设备技术 2009年第6期30卷 54-56,7页

作者：程连谱傅向民韩立清汪洋罗杰英罗俊英郭健中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司黑龙江大庆163714

文章针对重油催化裂化装置再生器露点应力腐蚀裂纹问题,归纳了裂纹分布规律(裂纹主要分布在环焊缝上;一种为纵裂纹,数量少,长度长;一种为横裂纹,数量多,长度短),并简要分析了焊接残余拉应力对裂纹分布规律的影响。

关键词：催化裂化装置工艺设备应力腐蚀焊接残余应力裂纹分布

深部原位应力环境钻进过程中岩心饼化成因机制:数值模拟与室内试验

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Journal of Central South University 2023年第10期30卷 3303-3321页

作者：李飞高明忠叶思琪谢晶邓虎超杨本高刘军军杨尊东唐瑞烽 State Key Laboratory of Intelligent Construction and Healthy Operation and Maintenance of Deep Underground Engineering College of Water Resource and HydropowerSichuan UniversityChengdu 610065China Guangdong Provincial Key Laboratory of Deep Earth Sciences and Geothermal Energy Exploitation and Utilization Institute of Deep Earth Sciences and Green EnergyCollege of Civil and Transportation EngineeringCollege of Civil and Transportation EngineeringShenzhen UniversityShenzhen 518060China Power China Chengdu Engineering Corporation Limited Chengdu 611130China

深部岩体原位应力赋存状态一直是“黑箱”问题,基于岩心的应力测试技术已成为有效的解决手段之一。在深部原位应力环境钻进过程中时常出现岩心饼化现象,为了探索其在砂岩中的形成机制,利用PFC2D研究了不同原位应力条件下钻进过程中的裂... 详细信息

深部岩体原位应力赋存状态一直是“黑箱”问题,基于岩心的应力测试技术已成为有效的解决手段之一。在深部原位应力环境钻进过程中时常出现岩心饼化现象,为了探索其在砂岩中的形成机制,利用PFC2D研究了不同原位应力条件下钻进过程中的裂纹分布和能量演化,获得了易发生岩心饼化的特定原位应力条件。应用自主开发的测试系统验证了实验室环境内岩心饼化所需的应力条件,并分析了岩心破裂特征、断面形貌与原位应力之间的关系。结果表明,原位应力越高,在钻进过程中岩石产生的拉裂纹越多,尤其是在孔壁和岩心根部,而岩心处裂纹从外表面向内部发展。更高的原位应力水平同样会导致更强的能量转换,进而引发岩石破裂。岩心饼化的形成需满足特定的应力条件。当径向应力(σ_(r))为最大主应力且保持45 MPa恒定、轴向应力(σa)为25 MPa或30 MPa时,岩心根部均会发生饼化现象。随着σ_(r)和σa之间差值或钻进深度的增加,岩心厚度减小,导致断面更光滑、分形维数更小,从而使岩心饼化现象更加显著。该研究可为科学阐明深部原位应力条件下岩心饼化的形成机制提供必要的技术和数据支持。

关键词：深部岩体原位应力饼化形成机制裂纹分布能量演化宏观破裂特征断面形貌

基于PFC3D的机床床身用树脂矿物复合材料损伤性能细观研究

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复合材料学报 2022年第2期39卷 834-844页

作者：郭润兰范雅琼王广书史方青黄华兰州理工大学机电工程学院兰州730000

为研究机床床身用树脂矿物复合材料在典型工况下的损伤演化过程、破坏失效形式,基于颗粒流数值模拟技术(Three-dimensional particle flow code,PFC^(3D)),考虑级配和随机骨料形状,建立了包含骨料、界面过渡区、树脂基质、孔隙的树脂矿... 详细信息

为研究机床床身用树脂矿物复合材料在典型工况下的损伤演化过程、破坏失效形式,基于颗粒流数值模拟技术(Three-dimensional particle flow code,PFC^(3D)),考虑级配和随机骨料形状,建立了包含骨料、界面过渡区、树脂基质、孔隙的树脂矿物复合材料四项介质离散元模型。结合机床典型工况下的受力情况,研究了树脂矿物复合材料损伤演化过程及裂纹分布规律,并从细观角度研究了裂纹萌生、扩展、贯穿的形成机制。研究结果表明:(1)树脂矿物复合材料损伤演化过程可以明显分为四个阶段;(2)骨料与树脂基质的界面过渡区首先起裂,并在与加载平行且无大骨料支撑的薄弱位置出现试件的压溃现象。该项研究为树脂矿物复合材料作为机床基础件材料的损伤性能细观研究提供参考依据。

关键词：树脂矿物复合材料细观模型损伤演化裂纹分布离散元模拟

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裂纹对叶盘系统振动特性影响的研究

热能动力工程 2022年第3期37卷 67-71页

作者：潘宏刚梁鑫张野王维东沈阳工程学院能源与动力学院辽宁沈阳110136 中国国电科学技术研究院沈阳分院辽宁沈阳110102 中能建投(清原)新能源有限公司辽宁抚顺113300

为减少叶盘系统故障,针对存在裂纹叶盘系统振动特性展开研究。建立裂纹深度和位置分布不同的叶盘的结构模型,利用有限元分析方法对其振动特性进行研究。结果表明:裂纹使叶盘系统固有频率明显降低,随着裂纹深度的增加,基频降低的幅度增大... 详细信息

为减少叶盘系统故障,针对存在裂纹叶盘系统振动特性展开研究。建立裂纹深度和位置分布不同的叶盘的结构模型,利用有限元分析方法对其振动特性进行研究。结果表明:裂纹使叶盘系统固有频率明显降低,随着裂纹深度的增加,基频降低的幅度增大;相比于单个裂纹,当叶盘结构含有两个裂纹时,叶盘结构的二阶频率也会降低,且当两个裂纹分布在相邻的叶片时,其二阶频率降低的程度弱于其他分布情况。

关键词：叶盘系统裂纹深度裂纹分布振动特性模态分析