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金属矿山 2023年

作者：赵奎杨溪熊良锋曾鹏龚囱刘宇铜陵有色金属集团控股有限公司技术中心江西省矿业工程重点实验室江西理工大学资源与环境工程学院

为深入揭示裂纹稳定扩展阶段的岩石损伤状态，以干燥、自然和饱水状态砂岩为研究对象，采用体积应变法测定起裂应力和损伤应力值，进一步通过增量循环加卸载试验，综合分析裂纹稳定扩展阶段的残余应变、变形模量和能量演化规律。结果表... 详细信息

为深入揭示裂纹稳定扩展阶段的岩石损伤状态，以干燥、自然和饱水状态砂岩为研究对象，采用体积应变法测定起裂应力和损伤应力值，进一步通过增量循环加卸载试验，综合分析裂纹稳定扩展阶段的残余应变、变形模量和能量演化规律。结果表明：轴向残余应变随轴向应力水平增加而增加，其增幅表现为先减小、后稳定、再增大，且增幅稳定阶段对应于裂纹稳定扩展阶段；在裂纹稳定扩展阶段，加载过程和卸载过程变形模量均呈线性减少趋势，而耗散能密度线性增加。上述演化规律适用于不同含水状态砂岩，但其具体数值与含水率有关。对于裂纹稳定扩展阶段，加载过程变形模量可有效表征砂岩损伤状态，而基于含水率和轴向应力水平的线性数学模型可用于评价工程岩石的实际损伤状态。

关键词：裂纹稳定扩展残余应变变形模量能量演化损伤状态

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一个双向载荷下弹塑性裂纹稳定扩展的分析方法

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上海交通大学学报 1987年第5期22卷 26-32,123页

作者：章林凌文华罗祖道上海交通大学工程力学系

本文提出了一个用相对准则分析双向载荷下弹塑性裂纹稳定扩展的方法。首先,由单向载荷裂纹稳定扩展试验所得到的外载荷与裂纹扩展量的关系曲线进行模拟裂纹稳定扩展的“产生型”数值分析,得到有关参量与裂纹扩展的关系曲线,然后选择计... 详细信息

本文提出了一个用相对准则分析双向载荷下弹塑性裂纹稳定扩展的方法。首先,由单向载荷裂纹稳定扩展试验所得到的外载荷与裂纹扩展量的关系曲线进行模拟裂纹稳定扩展的“产生型”数值分析,得到有关参量与裂纹扩展的关系曲线,然后选择计算得到的参量值作为相对准则,再对双向载荷下裂纹稳定扩展问题进行“应用型”分析,最后得到双向载荷作用下外载荷与裂纹扩展量的关系。文中运用上述方法,分别选择裂纹张开角 COA 和 J 积分作为相对准则,对一个铝合金中心裂纹试件在双向载荷作用下的裂纹稳定扩展问题进行了分析。计算所得结果表明,运用此法分析双向载荷下的裂纹稳定扩展问题是可行的且双向载荷对裂纹的起裂载荷及整个稳定扩展过程都有影响,尤其在双向载荷比λ<0(λ=P_x/P_y)时,更为明显。

关键词： “产生型”分析 “应用型”分析裂纹稳定扩展双向载荷

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FRANC2D/3D网格技术研究与应用

FRANC2D/3D网格技术研究与应用

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作者：黄金昆明理工大学

学位级别：硕士

1988年,作为计算力学的一个分支,科学家提出了计算断裂力学——研究含裂纹（缺陷）材料与结构的数值分析方法的科学。其研究的主要内容包括：（1）建立适宜于数值计算的力学和数学模型;（2）研究和构造高效的算法;（3）研究断裂力学问... 详细信息

1988年,作为计算力学的一个分支,科学家提出了计算断裂力学——研究含裂纹（缺陷）材料与结构的数值分析方法的科学。其研究的主要内容包括：（1）建立适宜于数值计算的力学和数学模型;（2）研究和构造高效的算法;（3）研究断裂力学问题需要的和工程实际应用的软件。近年,随着计算机科学、断裂力学理论和实验技术的迅速发展,及在各种高效算法上取得的突破,科学家们开始致力于断裂软件的开发。其中,FRANC2D/L及FRANC3D具有操作简单、价廉、涉及断裂问题比较全面等优点,逐渐激起国内人员对其算法与应用研究的兴趣。对于FRANC2D/L软件,由于它处理二维问题,软件功能比较完善,人们对它的研究较为深入;而工程中需要处理的大部分是三维裂纹问题,因此对FRANC3D的研究更具有应用价值。本文所作的主要工作有：（Ⅰ）运用FRANC2D/L软件分别对6.35mm及2mm两种厚度Arcan试件的Ⅰ型裂纹稳定扩展进行数值计算。 1)研究了该软件的网格划分技术对计算结果的影响。发现该软件的初始网格划分对计算结果影响不大,运用相对粗略的网格也能得到比较精确的结果。裂纹面的网格密度对最大承载力前的计算结果影响较大,对最大承载力后的计算结果几乎没有影响,当裂纹面的单元大小与裂纹扩展时的单元尺寸一致时（0.508mm）能获得很好的计算精度。 2)分析了不同厚度和不同材料的铝合金板材的有效应力,研究了不同材料、裂纹扩展长度及试件厚度对裂纹尖端塑性区尺寸的影响。发现：a)材料的屈服应力越大,其裂尖塑性区尺寸越小。b)塑性区的形状与板厚或边界有关。c)塑性区尺寸随裂纹扩展长度的增加,先增大后趋于不变。d)裂纹启裂时,塑性区大小是随着厚度的增加而减小,最终趋于不变。（Ⅱ）运用FRANC3D软件对贯穿裂纹、深埋裂纹及表面裂纹的几个算例进行数值计算,着重分析外部网格密度,裂纹面的网格密度及单元形函数对SIF计算精度的影响。结果表明：a)裂纹面的网格划分对SIF计算结果影响很大。裂纹面的网格用有比例的划分方法按1：4划分,可获得更高的精度。b)外部网格疏密对SIF计算结果几乎无影响。c)在计算的过程中,尽量不采用二次形函数,用线性形函数可更快地得到相同精度的计算结果。通过研究大量的算例,发现用该软件计算的SIF值与理论值的误差基本保持在5%内,说明了用FRANC3D软件计算的可靠性。（Ⅲ）运用FRANC3D软件对深埋裂纹、表面裂纹及贯穿裂纹的部分算例进行裂纹扩展分析。研究了K-a的关系、COD云图及裂纹扩展轨迹（形状）。结果表明三维裂纹扩展的模拟可行,并能获得良好的计算精度。

关键词：计算断裂力学 FRANC2D 网格划分 FRANC3D 应力强度因子裂纹稳定扩展

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