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AZ31镁合金晶体塑性行为与细观非均匀变形的数值模拟

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中国有色金属学报 2014年第12期24卷 2985-2994页

作者：蓝永庭陆大敏刘贵龙苏莹张克实广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西科技大学职业技术教育学院柳州545006

同时考虑滑移与孪生变形机制,在晶体塑性理论基础上建立镁合金晶体本构关系,分别提出滑移与孪生变形的硬化函数,并考虑滑移与孪生变形间的交互作用;结合Voronoi多晶集合体代表性体积单元(RVE),对AZ31镁合金材料在单轴加载情形下进行数... 详细信息

同时考虑滑移与孪生变形机制,在晶体塑性理论基础上建立镁合金晶体本构关系,分别提出滑移与孪生变形的硬化函数,并考虑滑移与孪生变形间的交互作用;结合Voronoi多晶集合体代表性体积单元(RVE),对AZ31镁合金材料在单轴加载情形下进行数值模拟实验及细观分析。比较模拟结果与实验数据表明:采用晶体塑性本构关系及硬化函数能够合理预测镁合金宏观屈服行为、硬化演化与多晶织构演化,并可合理估计多晶体内的晶粒取向不均匀转动及晶粒内产生孪晶的体积分数分布。结果表明:镁合金宏观塑性行为取决于各滑移系与孪生系竞争启动的结果;拉伸孪生变形是引起多晶体形成强基面织构的主要原因;孪生变形导致晶粒取向转动与孪晶体积分数在多晶体内的分布极不均匀。

关键词： AZ31镁合金孪生变形非均匀变形多晶织构取向偏转

循环加卸载下花岗岩非均匀变形演化的声发射特征试验研究

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岩土力学 2018年第8期39卷 2732-2739页

作者：杨小彬韩心星刘恩来张子鹏王逍遥中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083

为了研究岩石材料在循环加卸载过程中的声发射特征与非均匀变形的对应关系,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载试验。利用声发射系统和CCD相机分别对试样变形破坏过程中的声发射信号和试件表面的变形图像进行采集,结合数字散斑相关方法,对... 详细信息

为了研究岩石材料在循环加卸载过程中的声发射特征与非均匀变形的对应关系,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载试验。利用声发射系统和CCD相机分别对试样变形破坏过程中的声发射信号和试件表面的变形图像进行采集,结合数字散斑相关方法,对试件非均匀变形演化过程中的声发射特性进行研究。研究结果发现:每次循环加载过程中,非均匀变形的最小点皆与应力卸载的最低点相对应。而自局部化带启动后,每次循环加载过程中的非均匀变形的最大点滞后于循环加载应力的顶点。非均匀变形演化与声发射信号存在较好的对应关系,循环加载过程中非均匀变形的首次转折增大点对应声发射信号增加的起点,非均匀变形的最大点对应声发射信号平静期的起点。随循环次数增加,非均匀变形程度与Felicity比呈负相关关系,即非均匀变形越大,损伤程度越大,Felicity比越小。

关键词：循环加卸载非均匀变形声发射信号局部化带 Felicity比

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等幅循环加载岩石非均匀变形演化试验研究

采矿与安全工程学报 2019年第2期36卷 388-395页

作者：杨小彬韩心星刘恩来周杰张子鹏王逍遥中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083

为了研究循环加载条件下岩石的变形演化规律,开展了红砂岩试件的等幅循环加载与分级等幅循环加载试验。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件的非均匀变形演化规律。分析... 详细信息

为了研究循环加载条件下岩石的变形演化规律,开展了红砂岩试件的等幅循环加载与分级等幅循环加载试验。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件的非均匀变形演化规律。分析研究发现:循环加载过程中,随着循环次数的增加,试件的非均匀变形场逐步演化,变形局部化现象愈加明显;非均匀变形在循环加载过程中存在时间滞后和变形累积特征,且分级等幅循环加载过程中其峰值应力的增加会使非均匀变形的滞后特性与累积特征更加明显;在试件发生破坏前,加载顶点和卸载底点的非均匀变形指标数值逐渐接近。研究循环加载作用下岩石的非均匀变形演化规律,可为岩石破坏提供新的前兆信息。

关键词：等幅循环加载数字散斑相关方法非均匀变形滞后变形累积

裂隙砂岩非均匀变形特征及损伤不稳定发展状态判识模型

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采矿与安全工程学报 2023年第6期40卷 1290-1300页

作者：程虹铭杨小彬张成宁掌玄李永明山西大同大学煤炭工程学院山西大同037003 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

为探究裂隙岩体表观变形场非均匀变形特征并判识其损伤不稳定发展状态,预制含不同角度裂隙的砂岩试件并开展单轴压缩试验,联合AE和DIC方法,获取试件应力-应变曲线和表观变形场演化过程,并训练基于AdaBoost、RF和LightGBM算法的状态判识... 详细信息

为探究裂隙岩体表观变形场非均匀变形特征并判识其损伤不稳定发展状态,预制含不同角度裂隙的砂岩试件并开展单轴压缩试验,联合AE和DIC方法,获取试件应力-应变曲线和表观变形场演化过程,并训练基于AdaBoost、RF和LightGBM算法的状态判识模型。结果表明:各裂隙砂岩试件应力-应变曲线均经历压密阶段、弹性变形阶段、新生裂纹稳定发展阶段、新生裂纹不稳定发展阶段和峰后破裂阶段,其表观剪应变场γxy呈非均匀演化特征,促使试件表观应变分区异化,表现出数值差异和空间汇聚两个特征;γxy应变场非均匀变形空间指标和程度指标均呈现三阶段演化特征,并在第一次演化阶段转变中蕴含着损伤破裂的开始。四特征参数组合训练的判识模型具有较高的泛化能力和较强的判识能力,其次是双特征参数组合,单一特征参数训练的判识模型效果最差;多特征参数组合下训练的LightGBM模型中各单一特征参数的贡献率更为平均,即LightGBM模型对裂隙砂岩状态的判识能力最强、鲁棒性好。

关键词：裂隙砂岩非均匀变形机器学习状态判识

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单轴循环加卸载岩石非均匀变形演化特征

煤炭学报 2018年第2期43卷 449-456页

作者：杨小彬韩心星刘恩来张子鹏汪腾蛟张立辉中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 神华神东煤炭集团补连塔煤矿内蒙古鄂尔多斯017209

为了研究循环加卸载下岩石材料的力学响应机制,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载非均匀变形演化试验研究。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了循环加卸载过程中试件的非均匀变形、局部化影响特... 详细信息

为了研究循环加卸载下岩石材料的力学响应机制,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载非均匀变形演化试验研究。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了循环加卸载过程中试件的非均匀变形、局部化影响特征参数演化规律。研究发现:随着循环次数的增加,非均匀变形现象越来越明显;非均匀变形统计指标Sw随着加载应力的增大而增大,随着循环次数的增加而加剧;当试件出现局部化现象后,后续循环随着应力的增大及循环次数的增加,其挤压位移和局部化带影响宽度皆有所增大。

关键词：循环加卸载数字散斑相关方法非均匀变形局部化位移

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非均匀变形域中先存构造活动性的判定

中国科学：地球科学 2011年第2期41卷 158-168页

作者：童亨茂蔡东升吴永平李晓光李绪深孟令箭中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油湛江分公司湛江524057 中国石油大港分公司天津524057 中国石油辽河油田公司勘探开发研究院盘锦124010

Anderson模式只适用于均匀弹性变形域,无法解释自然界中复杂的断层作用现象,实际应用中有很大的局限性.本文结合砂箱实验成果和库仑-摩尔准则,分析基底先存构造的活动性,提出了判定先存构造活动性的力学参数—活动性系数(faS),它由先存... 详细信息

Anderson模式只适用于均匀弹性变形域,无法解释自然界中复杂的断层作用现象,实际应用中有很大的局限性.本文结合砂箱实验成果和库仑-摩尔准则,分析基底先存构造的活动性,提出了判定先存构造活动性的力学参数—活动性系数(faS),它由先存构造的产状和力学性质以及应力状态(主应力的大小和方向)等方面决定.该参数考虑到地质体的非均质性(先存构造),建立了先存构造活动性的定量判据.通过先存构造活动性系数将库仑-摩尔准则扩大至有先存构造的非均匀变形域,预测了先存构造活动性的一般规律,从理论上揭示了裂陷盆地断层复杂性的实质,确定基底先存断裂对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用规律,并用砂箱实验进行了验证,为断裂作用的深入研究提供了新的途径.

关键词： Anderson模式先存构造非均匀变形活动性系数砂箱实验

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延性单晶非均匀变形的三维有限元模拟

应用力学学报 2002年第4期19卷 5-9页

作者：冯露张克实张光西北工业大学西安710072

对延性单晶在拉伸载荷作用下的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程进行了三维有限元数值模拟。将相关晶体塑性本构模型及一种新的数值积分方法补充到ABAQUS6 .1商用有限元软件中。该方法的特点是 ,利用晶体塑性的动力学方程 ,获得一个关... 详细信息

对延性单晶在拉伸载荷作用下的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程进行了三维有限元数值模拟。将相关晶体塑性本构模型及一种新的数值积分方法补充到ABAQUS6 .1商用有限元软件中。该方法的特点是 ,利用晶体塑性的动力学方程 ,获得一个关于晶体弹性变形梯度的演化方程 ,采用半隐式积分方案进行求解。本文推导出一种新的应力应变本构矩阵。按此方式更新本构矩阵 ,计算速度和计算稳定性大大提高。加载方式 ,边界条件和变形程度等因素影响着滑移系的启动状况 ,这是平面模型所不能预测的。本文利用三维有限元方法模拟了不同取向下滑移系的启动状况 ,全面地考虑了FCC单晶材料 12个可能滑移系在变形过程中的启动状况 ,合理地模拟了FCC面心立方单晶沿不同取向加载时晶轴旋转导致的应变局域化和颈缩等非均匀变形过程。

关键词：延性单晶非均匀变形三维有限元模拟晶体粘塑性数值积分方法

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窄煤柱巷道非均匀变形机理及支护技术

煤炭学报 2018年第7期43卷 1847-1857页

作者：陈正拜李永亮杨仁树朱晔林海肖成龙中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

为了解决窄煤柱巷道非均匀大变形控制难题,以丰汇煤矿窄煤柱巷道为工程背景,综合采用现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸影响下,采动巷道围岩应力与塑性区分布特征;分析了窄煤柱巷道变形破坏规律与采场... 详细信息

为了解决窄煤柱巷道非均匀大变形控制难题,以丰汇煤矿窄煤柱巷道为工程背景,综合采用现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸影响下,采动巷道围岩应力与塑性区分布特征;分析了窄煤柱巷道变形破坏规律与采场覆岩结构运动特征,揭示了窄煤柱巷道非均匀变形机理,指出采动应力场叠加,支承压力大;覆岩结构非对称,偏载作用显著;煤柱尺寸小、强度低,难以为顶板提供有效支撑;支护方案对称布置,针对性差,是窄煤柱巷道产生非均匀变形的主要原因。基于窄煤柱巷道围岩控制难点,提出以"改变巷道区域支护方式、增加支护密度、破碎围岩注浆改性"为核心的差异化支护技术,加强对围岩局部大变形的控制,充分发挥围岩的自身承载能力;现场监测表明,窄煤柱巷道在服务期间围岩非均匀大变形得到有效控制,稳定性好;可为同类型巷道围岩的控制提供参考。

关键词：窄煤柱采动应力非均匀变形差异化支护

不同热输入激光拼焊接头非均匀变形与损伤研究

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塑性工程学报 2024年第5期31卷 139-145页

作者：赵琳石东杰陈致君刘高鹏黄荣学郭建超桂林理工大学南宁分校机械与控制工程学院广西崇左532100

建立了模拟横向接头拉伸变形的Gurson-Tvergarrd-Neeedleman(GTN)损伤模型,采用有限元反推法确定了接头各分区的损伤参数,对不同热输入激光拼焊接头进行了有限元模拟,分析了其变形与失效行为。结果表明,软化区断裂接头早期应力三轴度较... 详细信息

建立了模拟横向接头拉伸变形的Gurson-Tvergarrd-Neeedleman(GTN)损伤模型,采用有限元反推法确定了接头各分区的损伤参数,对不同热输入激光拼焊接头进行了有限元模拟,分析了其变形与失效行为。结果表明,软化区断裂接头早期应力三轴度较低,随着软化区中部材料发生塑性损伤,后期变形发展快速增加,最终产生软化区断裂模式;当母材区域优先发生塑性损伤后,软化区不再发生变形,最终产生母材断裂失效模式;中热输入横向接头软化区SH22以外其他点孔洞体积分数与高热输入相比有所增加;数值模拟的斜向变形PE 13对应宏观断口的剪切唇区;GTN损伤模型不仅能够反映非均匀接头的变形过程,还能准确反映接头的塑性断裂趋势。

关键词：热输入 GTN损伤模型应力三轴度非均匀变形断裂失效

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