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Wing crack model subjected to high hydraulic pressure and far field stresses and its numerical simulation 被引量:4
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作者 赵延林 曹平 +2 位作者 王卫军 万文 陈锐 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第2期578-585,共8页
By considering the effect of hydraulic pressure filled in wing crack and the connected part of main crack on the stress intensity factor at wing crack tip, a new wing crack model exerted by hydraulic pressure and far ... By considering the effect of hydraulic pressure filled in wing crack and the connected part of main crack on the stress intensity factor at wing crack tip, a new wing crack model exerted by hydraulic pressure and far field stresses was proposed. By introducing the equivalent crack length lcq of wing crack, two terms make up the stress intensity factor K1 at wing crack tip: one is the component K(1) for a single isolated straight wing crack of length 2l subjected to hydraulic pressure in wing crack and far field stresses, and the other is the component K1^(2) due to the effective shear stress induced by the presence of the equivalent main crack. The FEM model of wing crack propagation subjected to hydraulic pressure and far field stresses was also established according to different side pressure coefficients and hydraulic pressures in crack. The result shows that a good agreement is found between theoretical model of wing crack proposed and finite element method (FEM). In theory, an unstable crack propagation is shown if there is high hydraulic pressure and lateral tension. The wing crack model proposed can provide references for studying on hydraulic fracturing in rock masses. 展开更多
关键词 rock mechanics wing crack hydraulic pressure numerical simulation
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Wing crack propagation model under high hydraulic pressure in compressive-shear stress state 被引量:5
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作者 ZHAO Yan-lin WANG Wen-jun 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2011年第1期34-38,共5页
A new wing crack model subjected to hydraulic pressure and far-field stresses was proposed considering the effect of hydraulic pressure in wing crack and the connected part of the main crack on the stress intensity fa... A new wing crack model subjected to hydraulic pressure and far-field stresses was proposed considering the effect of hydraulic pressure in wing crack and the connected part of the main crack on the stress intensity factor at the wing crack tip. With the equivalent crack length Ieq of the wing crack introduced, the stress intensity factor Kl at the wing crack tip was as- sumed to the sum of two terms: on one hand a component K1^(1) for a single isolated straight wing crack of length 21, and subjected to hydraulic pressure in the wing crack and far-field stresses; on the other hand a component K1(2) due to the effective shear stress induced by the presence of the equivalent main crack. The lateral tensile stress and hydraulic high pressure are the key factors that induce crack propagation unsteadily. The new wing crack theoretical model proposed can supply references for the study on hydraulic fracture in fractured masses, hydraulic fracturing in rock masses. 展开更多
关键词 rock mechanics wing crack hydraulic pressure
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Optimization of Fairhurst-Cook Model for 2-D Wing Cracks Using Ant Colony Optimization (ACO), Particle Swarm Intelligence (PSO), and Genetic Algorithm (GA)
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作者 Mohammad Najjarpour Hossein Jalalifar 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2018年第8期1581-1595,共15页
The common failure mechanism for brittle rocks is known to be axial splitting which happens parallel to the direction of maximum compression. One of the mechanisms proposed for modelling of axial splitting is the slid... The common failure mechanism for brittle rocks is known to be axial splitting which happens parallel to the direction of maximum compression. One of the mechanisms proposed for modelling of axial splitting is the sliding crack or so called, “wing crack” model. Fairhurst-Cook model explains this specific type of failure which starts by a pre-crack and finally breaks the rock by propagating 2-D cracks under uniaxial compression. In this paper, optimization of this model has been considered and the process has been done by a complete sensitivity analysis on the main parameters of the model and excluding the trends of their changes and also their limits and “peak points”. Later on this paper, three artificial intelligence algorithms including Particle Swarm Intelligence (PSO), Ant Colony Optimization (ACO) and genetic algorithm (GA) has been used and compared in order to achieve optimized sets of parameters resulting in near-maximum or near-minimum amounts of wedging forces creating a wing crack. 展开更多
关键词 wing crack Fairhorst-Cook Model Sensitivity Analysis OPTIMIZATION Particle Swarm INTELLIGENCE (PSO) Ant Colony OPTIMIZATION (ACO) Genetic Algorithm (GA)
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An analytical solution of direction evolution of crack growth during progressive failure in brittle rocks
4
作者 Xiaozhao Li Lianjie Li +4 位作者 Fayuan Yan Chengzhi Qi Mikhail A.Guzev Evgenii V.Kozhevnikov Artem A.Kunitskikh 《Deep Underground Science and Engineering》 2025年第3期452-460,共9页
Microcrack growth during progressive compressive failure in brittle rocks strongly influences the safety of deep underground engineering.The external shear stressτxy on brittle rocks greatly affects microcrack growth... Microcrack growth during progressive compressive failure in brittle rocks strongly influences the safety of deep underground engineering.The external shear stressτxy on brittle rocks greatly affects microcrack growth and progressive failure.However,the theoretical mechanism of the growth direction evolution of the newly generated wing crack during progressive failure has rarely been studied.A novel analytical method is proposed to evaluate the shear stress effect on the progressive compressive failure and microcrack growth direction in brittle rocks.This model consists of the wing crack growth model under the principal compressive stresses,the direction correlation of the general stress,the principal stress and the initial microcrack inclination,and the relationship between the wing crack length and strain.The shear stress effect on the relationship between y-direction stress and wing crack growth and the relationship between y-direction stress and y-direction strain are analyzed.The shear stress effect on the wing crack growth direction during the progressive compressive failure is determined.The initial crack angle effect on the y-direction peak stress and the wing crack growth direction during the progressive compressive failure considering shear stress is also discussed.A crucial conclusion is that the direction of wing crack growth has a U-shaped variation with the growth of the wing crack.The rationality of the analytical results is verified by an experiment and from numerical results.The study results provide theoretical support for the evaluation of the safety and stability of surrounding rocks in deep underground engineering. 展开更多
关键词 brittle rocks initial crack angle progressive failure shear stress wing crack growth direction
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隧道穿越断层破碎带突水机制及岩墙最小安全厚度研究
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作者 袁东 肖坤 《地质力学学报》 北大核心 2025年第1期80-90,共11页
隧道穿越富水断层破碎带时,掌子面前方的隔水岩体在高渗压作用下容易发生水力劈裂破坏,诱发围岩塌方突水等灾害。基于翼裂纹模型,文章从断裂力学角度分析了岩体含水裂纹扩展及岩桥贯通破坏机理,并且重点考虑了隧道开挖扰动导致岩体损伤... 隧道穿越富水断层破碎带时,掌子面前方的隔水岩体在高渗压作用下容易发生水力劈裂破坏,诱发围岩塌方突水等灾害。基于翼裂纹模型,文章从断裂力学角度分析了岩体含水裂纹扩展及岩桥贯通破坏机理,并且重点考虑了隧道开挖扰动导致岩体损伤弱化,提出了临近断层隔水岩体的最小抗劈裂厚度计算方法。通过对不同影响因素的敏感性分析,发现岩体抗劈裂厚度随隧道断面尺寸、断层水压力、开挖扰动因子的增大而增大,随隧道竖向应力和岩体强度的增大而减小;同时开挖扰动损伤对于岩体抗劈裂厚度的计算结果影响最为显著。最后,以临近雅拉河断裂的川西某隧道为例,考虑实际工程扰动和断层水压力因素,计算了现场施工风险防控岩盘厚度,进一步为类似工程提供理论借鉴。 展开更多
关键词 断层破碎带 突涌灾害 最小安全厚度 翼裂纹模型 岩体力学 隧道工程
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考虑翼裂纹扩展的非贯通节理岩体损伤模型
6
作者 李凯 卢宝华 《科学技术创新》 2025年第10期31-34,共4页
现有的非贯通节理损伤模型仅考虑了初始非贯通节理对岩体力学性质的影响,而忽略了压缩载荷作用下非贯通节理尖端翼裂纹扩展对岩体力学性质的影响。为此,首先推导了翼裂纹应力强度因子计算方法。当翼裂纹应力强度因子KI(l)>KIC时,翼... 现有的非贯通节理损伤模型仅考虑了初始非贯通节理对岩体力学性质的影响,而忽略了压缩载荷作用下非贯通节理尖端翼裂纹扩展对岩体力学性质的影响。为此,首先推导了翼裂纹应力强度因子计算方法。当翼裂纹应力强度因子KI(l)>KIC时,翼裂纹发生扩展,当翼裂纹应力强度因子KI(l)>KIC时,翼裂纹停止扩展。进而结合损伤断裂力学理论,建立了考虑节理尖端翼裂纹扩展长度的非贯通节理岩体损伤模型。最后通过算例对该计算模型进行验证。 展开更多
关键词 翼裂纹扩展 应力强度因子 损伤变量
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整体式桥台翼墙开裂数值模拟和机理分析
7
作者 吉赫 《交通与运输》 2025年第S2期111-115,共5页
本桥梁桥台作为衔接上部结构与路基的核心构造物,台身、翼墙等部位常出现不同程度的开裂病害。过往研究多聚焦于台后填土单一沉降因素对桥台开裂的影响,而对荷载作用效应及桥台自身结构特性关注不足。本研究以闵浦三桥引桥整体式桥台翼... 本桥梁桥台作为衔接上部结构与路基的核心构造物,台身、翼墙等部位常出现不同程度的开裂病害。过往研究多聚焦于台后填土单一沉降因素对桥台开裂的影响,而对荷载作用效应及桥台自身结构特性关注不足。本研究以闵浦三桥引桥整体式桥台翼墙斜向裂缝为例,综合运用现场勘察、成因剖析、有限元数值模拟,结合多桥梁桥台参数对比分析等方法,系统探究裂缝产生根源与作用机制。研究表明,桥台翼墙裂缝的产生是台后填土不均匀沉降引发的侧向附加力、汽车制动力协同作用的结果;同时,桥台翼墙纵向钢筋配筋率仅为 0.5%,抗裂安全储备不足,进一步加速了裂缝的萌生与扩展。 展开更多
关键词 整体式桥台 桥台翼墙 裂缝 有限元分析
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催化裂化沉降器旋风分离器常见故障类型及检维修策略
8
作者 刘瑞 《全面腐蚀控制》 2025年第3期95-100,共6页
在炼油化工企业催化裂化装置中,两器中的旋风分离器是反再系统的核心设备,它的运行状况直接关系到催化裂化装置产品质量及生产稳定。本文通过对中石化系统内34套催化裂化装置,共计67次检维修中沉降器旋风分离器检维修及更换情况进行总... 在炼油化工企业催化裂化装置中,两器中的旋风分离器是反再系统的核心设备,它的运行状况直接关系到催化裂化装置产品质量及生产稳定。本文通过对中石化系统内34套催化裂化装置,共计67次检维修中沉降器旋风分离器检维修及更换情况进行总结分析,对沉降器旋风分离器筒体、旋风料腿、翼阀的故障原因,检修策略、改进措施等方面提出指导意见。 展开更多
关键词 催化裂化 旋风分离器 料腿 翼阀 检修 更换
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Crack growth analysis for rock-like materials with ordered multiple pre-cracks under biaxial compression 被引量:5
9
作者 WANG Min CAO Ping +3 位作者 WAN Wen ZHAO Yan-lin LIU Jie LIU Jing-shuo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期866-874,共9页
The pre-burying iron sheets approach was used to prepare rock-like materials with ordered multiple pre-cracks. 60 specimens in total were prepared in these experiments. Through biaxial compression experiments, the inf... The pre-burying iron sheets approach was used to prepare rock-like materials with ordered multiple pre-cracks. 60 specimens in total were prepared in these experiments. Through biaxial compression experiments, the influence of both the number of pre-cracks and pre-cracks angles to crack growth was analyzed. Meanwhile, species of rock bridge failure were summarized, namely, wing crack, secondary shear crack between horizontal pre-cracks and secondary shear crack between vertical pre-cracks. The wing crack plays a significant role in crack growth. Furthermore, fractal dimension was adopted to describe quantitatively the crack growth during the failure process. The results indicate that with the failure of specimens, corresponding fractal dimension for specimen monotonically increases, which indicates that the fractal dimension can be considered to the failure of the specimens quantitatively. 展开更多
关键词 crack growth wing crack secondary SHEAR crack vertical pre-cracks FRACTAL DIMENSION
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考虑T应力及裂隙参数的岩体压剪断裂准则
10
作者 刘红岩 祝凤金 +1 位作者 周月智 郑秀华 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期874-882,共9页
针对压剪作用下裂隙面将发生闭合及摩擦滑移的特点,首先基于Muskhelishvili复变函数理论,建立了压剪作用下裂隙岩体的Kolossoff-Muskhelishvilli应力函数,并求得考虑裂隙3类参数(即几何参数、摩擦强度参数和变形参数)的裂隙尖端应力强... 针对压剪作用下裂隙面将发生闭合及摩擦滑移的特点,首先基于Muskhelishvili复变函数理论,建立了压剪作用下裂隙岩体的Kolossoff-Muskhelishvilli应力函数,并求得考虑裂隙3类参数(即几何参数、摩擦强度参数和变形参数)的裂隙尖端应力强度因子K和3个T应力分量的计算公式;其次,将其代入经典的最大周向应力准则,得到考虑裂隙尖端T应力及裂隙3类参数的修正最大周向应力准则;同时该准则认为裂隙法向及切向刚度与裂隙面受力特征密切相关,而非定值,并给出了不同裂隙倾角时的裂隙变形参数.最后,基于压剪作用下翼裂纹起裂角试验结果对该准则的合理性进行了初步验证,结果说明考虑裂隙变形参数是有必要的. 展开更多
关键词 T应力 裂隙变形参数 岩体压剪断裂准则 Kolossoff-Muskhelishvilli应力函数 翼裂纹起裂角
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压剪作用下单一闭合裂纹起裂扩展研究
11
作者 徐海铎 李宏艳 +3 位作者 梁冰 孙中学 何适 莫云龙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期524-535,共12页
构建了压剪作用下单一闭合裂纹尖端应力场方程,应用最大周向应力准则分析了翼裂纹开裂角,侧压系数k对应力场和翼裂纹起裂扩展的影响,单轴压缩下裂纹倾角α对翼裂纹起裂应力的影响。通过单轴压缩试验及三轴文献数据对比验证了理论解的正... 构建了压剪作用下单一闭合裂纹尖端应力场方程,应用最大周向应力准则分析了翼裂纹开裂角,侧压系数k对应力场和翼裂纹起裂扩展的影响,单轴压缩下裂纹倾角α对翼裂纹起裂应力的影响。通过单轴压缩试验及三轴文献数据对比验证了理论解的正确性。研究表明:开裂临界相对尺寸λ→0或裂纹倾角α→45°,T应力对翼裂纹开裂角的影响作用可以忽略;周向拉应力随侧压系数k的升高而降低,翼裂纹起裂所需轴向应力增大;围压对翼裂纹的扩展存在抑制作用,且裂纹面有效剪应力大于0时抑制作用更强;试验观察到预制裂纹尖端出现翼裂纹和少量的反翼裂纹和共面剪切裂纹,翼裂纹的开裂角在预测值附近上下波动;单轴压缩,翼裂纹起裂应力随裂纹倾角的增大而增大;三轴压缩,翼裂纹起裂应力随侧压系数的增大而增大,与模型预测的变化关系具有一致性。 展开更多
关键词 T应力 有效剪应力 翼裂纹 侧压系数 周向应力 单轴压缩试验
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砂岩强度的动态尺寸效应机理研究
12
作者 罗伊 戚承志 +2 位作者 盛志刚 王泽帆 赵发 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1442-1453,共12页
试验研究发现岩石强度的动态尺寸效应与静态尺寸效应相反,但岩石动态尺寸效应的内在微细观动力机理还没有澄清。本文以砂岩为例,基于岩石的翼状裂纹模型,联合求解裂纹的加载方程和运动方程,研究了在动载作用下试件尺寸对岩石强度的影响... 试验研究发现岩石强度的动态尺寸效应与静态尺寸效应相反,但岩石动态尺寸效应的内在微细观动力机理还没有澄清。本文以砂岩为例,基于岩石的翼状裂纹模型,联合求解裂纹的加载方程和运动方程,研究了在动载作用下试件尺寸对岩石强度的影响机理,即岩石强度的动态尺寸效应。结果表明:在相同动力加载率条件下,试件尺寸越大,裂纹连接所需要的时间越长;试件破坏时的施加的应力(也即动态强度)越大,试件的动态尺寸效应越显著,岩石动态强度近似以幂律关系增长;对于一定的试件尺寸范围,根据数值分析,得到岩石的临界应变率范围,在该临界应变率以下,静态的尺寸效应占主导地位,在该临界应变率以上,动态尺寸效应占主导地位,且临界应变率随试件尺寸增加而降低;试件临界尺寸随着应变率增加而降低。 展开更多
关键词 动态尺寸效应 翼状裂纹模型 动力强度 临界应变率
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辉长岩中张开型表面裂隙破裂模式研究 被引量:47
13
作者 郭彦双 黄凯珠 +2 位作者 朱维申 周锦添 李术才 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期525-531,共7页
采用含张开型表面裂隙辉长岩试样,对单轴压缩荷载作用下预制裂隙的破裂模式进行一系列试验研究。试验结果表明:预制裂隙的破裂模式是以一种新的方式——反翼裂隙(其扩展方向是与翼裂隙方向相反的)模式为主的,且新生裂隙的起裂位置并不... 采用含张开型表面裂隙辉长岩试样,对单轴压缩荷载作用下预制裂隙的破裂模式进行一系列试验研究。试验结果表明:预制裂隙的破裂模式是以一种新的方式——反翼裂隙(其扩展方向是与翼裂隙方向相反的)模式为主的,且新生裂隙的起裂位置并不在预制裂隙的端部。翼裂隙只在试验的后期出现。预制裂隙倾角对试样的起裂应力影响较为显著,当60°≤α≤75°时,试样的起裂应力约为辉长岩抗压强度σc的75%;当30°≤α≤45°时,试样内部轴向应力值接近辉长岩抗压强度σc的90%时,预制裂隙才起裂。反翼裂隙扩展角为135°~145°,当反翼裂隙扩展长度达到预制裂隙长度的1/2时,其扩展方向基本与加载方向一致。裂隙扩展过程的声发射(AE)定位结果与试验观察结果是一致的,这表明反翼裂隙是张开型表面裂隙三维破裂模式的主要特征,反翼裂隙属于局部劈拉应力作用下的压张性裂隙(模式V),其扩展的具体理论机制目前还不清楚,值得进一步研究。此外,当预制裂隙倾角在45°附近时,试样起裂后极易发生爆裂现象,说明原生裂隙的倾角也许是影响岩爆现象的一个重要参数。 展开更多
关键词 岩石力学 表面裂隙 翼裂隙 反翼裂隙 破裂模式 单轴压缩
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三维裂隙组扩展及贯通过程的试验研究 被引量:25
14
作者 郭彦双 林春金 +1 位作者 朱维申 李术才 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期3191-3195,共5页
采用一种透明性良好、在低温下呈脆性破裂特征的非饱和树脂材料,制作一些含三维裂隙组的试样(原生裂隙采用薄铝片进行模拟),研究单轴压缩条件下平行三维裂隙组的扩展与贯通过程。试验结果表明:试验早期阶段,各裂隙在端部均以包裹式翼裂... 采用一种透明性良好、在低温下呈脆性破裂特征的非饱和树脂材料,制作一些含三维裂隙组的试样(原生裂隙采用薄铝片进行模拟),研究单轴压缩条件下平行三维裂隙组的扩展与贯通过程。试验结果表明:试验早期阶段,各裂隙在端部均以包裹式翼裂纹起裂,并独立地扩展。随着各裂纹间相互作用的加强,会引起次生裂纹在预置裂隙端部附近反向扩展的现象,并形成一种新的断裂模式——包裹式反翼裂纹。最终,试样被包裹式翼裂纹与反翼裂纹主导的宏观破裂面所劈裂,并且裂纹在整个断裂过程中能够始终保持一种稳定的扩展。此外,裂隙组的分布方式将影响着三维裂纹的扩展参数,尤其是对裂纹初始扩展角的影响较大,使得包裹式翼裂纹的扩展角约偏转了10°。最后,讨论了三维裂隙组断裂的基本模式与断裂机制。 展开更多
关键词 岩石力学 三维裂隙 扩展 贯通模式 翼裂纹 反翼裂纹
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类岩石裂纹压剪流变断裂与亚临界扩展实验及破坏机制 被引量:22
15
作者 赵延林 万文 +2 位作者 王卫军 赵伏军 曹平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1050-1059,共10页
进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生... 进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生裂纹贯通和翼形裂纹–翼形裂纹–剪切裂纹贯通的3种流变断裂贯通模式。类岩石材料的流变断裂是一种稳定的裂纹扩展,其本质原因是类岩石裂纹的亚临界扩展。以黏弹性断裂力学、流变力学和能量准则为理论依据,推导以应力强度因子、翼形裂纹长度和时间为内变量的相应势函数,建立多种破坏机制的压剪岩石裂纹的流变断裂判据和计算模型。利用流变断裂实验对计算模型进行验证,得出裂纹流变贯通的理论时间与实验时间较为吻合,当翼形裂纹的扩展方向与最大压应力方向偏离较大时实验结果与理论模型误差较大。提出的计算方法和理论判据为研究岩石裂纹的流变断裂的细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新而实用的研究手段。 展开更多
关键词 岩石力学 应力强度因子 流变断裂 翼形裂纹 破坏机制
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海冰韧脆转变实验与机理研究 被引量:24
16
作者 岳前进 任晓辉 陈巨斌 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2005年第1期35-42,共8页
进行了海冰的单轴加载实验研究,试件为10cm×10cm×25cm的长方体,在-7℃下,沿冰晶生长垂直方向加载,加载速率控制在10-4—10-2/s内.通过常应变速率的单轴压缩实验观测了海冰韧脆转变过程的宏观破坏形式,并分别在细微观与细观尺... 进行了海冰的单轴加载实验研究,试件为10cm×10cm×25cm的长方体,在-7℃下,沿冰晶生长垂直方向加载,加载速率控制在10-4—10-2/s内.通过常应变速率的单轴压缩实验观测了海冰韧脆转变过程的宏观破坏形式,并分别在细微观与细观尺度讨论了冰韧脆转变判据.利用翼型裂纹模型预测了冰韧脆转变点处的应变速率,得出转变点处应变速率的表达式并与实验值进行了比较. 展开更多
关键词 韧脆转变 机理研究 海冰 应变速率 实验研究 单轴加载 垂直方向 冰晶生长 破坏形式 转变过程 实验观测 单轴压缩 速率控制 模型预测 细观尺度 转变点 长方体 实验值 表达式 试件
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岩石三维表面裂纹扩展机理数值模拟研究 被引量:19
17
作者 梁正召 李连崇 +1 位作者 唐世斌 张永彬 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1615-1622,共8页
岩石破坏的本质原因是由于内部裂隙的萌生、扩展与贯通过程。从三维的角度出发,采用细观损伤数值模拟方法,模拟单轴压缩下含预制三维表面裂纹的岩石试样的破坏过程。数值模拟得到了表面裂隙内部扩展、贯通过程,动态再现翼型裂纹、壳体... 岩石破坏的本质原因是由于内部裂隙的萌生、扩展与贯通过程。从三维的角度出发,采用细观损伤数值模拟方法,模拟单轴压缩下含预制三维表面裂纹的岩石试样的破坏过程。数值模拟得到了表面裂隙内部扩展、贯通过程,动态再现翼型裂纹、壳体裂纹的形态,探讨三维裂纹内部的受力机制,推测可能发生的断裂类型,进一步探讨三维裂纹扩展规律。研究结果表明:①反翼型裂纹并不一定萌生于预制裂纹端部,是由于翼型裂纹扩展后应力释放后的拉应力引起;②壳体裂纹的萌生与扩展阶段是由Ⅲ型加载断裂主导,而翼型裂纹扩展至一定长度之后停滞不前;③除了反翼型裂纹之外,还新发现了一种由壳体裂纹萌生出的次生裂纹,这种裂纹的扩展引起试样整体失稳崩溃;④岩石Ⅲ型加载(反平面剪切)难以获得Ⅲ型断裂破坏,壳体裂纹是由于Ⅲ型加载下的拉应力引起,实际上属于Ⅰ型与Ⅱ型复合裂纹;⑤非均匀性对岩石表面裂纹扩展影响很大,相对均匀岩石中难以出现曲线翼型裂纹或反翼裂纹。研究结果对于岩石三维裂隙扩展机理的物理力学实验与理论分析都具有参考意义。 展开更多
关键词 Ⅲ型断裂 表面裂纹 裂纹扩展 壳体裂纹 翼型裂纹
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曲线翼型裂纹扩展路径理论分析及试验验证 被引量:12
18
作者 李强 杨庆 +1 位作者 栾茂田 贾景超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期345-349,共5页
采用数值和试验的方法对翼型裂纹的扩展路径进行分析,发现单轴下张开型裂纹的翼型裂纹的扩展路径逼近于过原主裂纹中心点、平行于最大主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径这个特点,采用了双曲线参数方程近似表达真实翼型裂纹的扩展路径... 采用数值和试验的方法对翼型裂纹的扩展路径进行分析,发现单轴下张开型裂纹的翼型裂纹的扩展路径逼近于过原主裂纹中心点、平行于最大主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径这个特点,采用了双曲线参数方程近似表达真实翼型裂纹的扩展路径,通过翼型裂纹的起裂角、起裂点及翼型裂纹的渐近线方程求解了双曲线方程中的未知参数。采用双曲线翼型裂纹路径和试验中所得翼型裂纹路径进行了对比分析,二者吻合得很好,验证了采用双曲线近似表示真实存在的翼型裂纹模型的正确性。应用双曲线翼型裂纹模型对翼型裂纹的扩展和失稳进行分析,采用ABAQUS求解了双曲线翼型裂纹模型的应力强度因子,并与试验进行对比,发现双曲线翼型裂纹模型能很好地解释翼型裂纹的实际扩展规律,这表明了采用双曲线近似表示真实翼型裂纹路径的有效性。 展开更多
关键词 翼型裂纹 扩展路径 应力强度因子 单轴压缩 岩石断裂
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岩石类材料滑动裂纹模型 被引量:33
19
作者 李银平 伍佑伦 杨春和 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期278-284,共7页
滑动裂纹模型被广泛应用于岩石类材料压剪断裂分析及损伤分析。针对较为典型的6种翼裂纹应力强度因子计算模型,综合考虑主裂面方位、翼裂方位、侧压及翼裂当量长度的影响,对各计算模型进行了系统的对比分析;针对翼裂纹沿主压应力方向的... 滑动裂纹模型被广泛应用于岩石类材料压剪断裂分析及损伤分析。针对较为典型的6种翼裂纹应力强度因子计算模型,综合考虑主裂面方位、翼裂方位、侧压及翼裂当量长度的影响,对各计算模型进行了系统的对比分析;针对翼裂纹沿主压应力方向的情形,进行有限元分析,并和理论模型计算结果进行比较。最后综合得到一些有益的结论和建议,可为选用滑动裂纹计算模型进行岩石类材料压剪断裂和损伤分析提供参考。 展开更多
关键词 岩石力学 滑动裂纹模型 应力强度因子 岩石类材料 翼形裂纹 有限元方法
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内置三维裂隙非均匀性岩石渐进破坏数值研究 被引量:7
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作者 戴峰 魏明东 +2 位作者 徐奴文 李彪 许媛 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1178-1186,共9页
岩石内部裂隙缺陷对新裂纹的萌生扩展有显著影响,导致岩石强度大幅降低甚至破坏.研究内置缺陷岩石裂纹的萌生、演化与微破裂分布,有助于揭示岩体渐进破坏规律,具有重要的工程意义.采用细观损伤数值方法对单轴压缩下内置裂隙岩石的破坏... 岩石内部裂隙缺陷对新裂纹的萌生扩展有显著影响,导致岩石强度大幅降低甚至破坏.研究内置缺陷岩石裂纹的萌生、演化与微破裂分布,有助于揭示岩体渐进破坏规律,具有重要的工程意义.采用细观损伤数值方法对单轴压缩下内置裂隙岩石的破坏进行研究,再现不同均质度岩石微破裂萌生、发育、扩展、贯通直至破坏以及整个过程的声发射分布.将数值试验同物理实验比较,结合前人研究进行分析.结果表明,内置三维裂隙岩石裂纹扩展和破坏过程与相应物理实验总体上一致;在较均质岩石中观察到反翼型裂纹,揭示出反翼型裂纹主动偏向翼型裂纹扩展的现象;鱼鳍状裂纹在椭圆裂隙扩展试验中极易出现,并在均质岩石中表现为翼型裂纹与反翼型裂纹以卷曲面形式扩展形成包裹状破裂面;岩石非均匀性对其应力场,强度,声发射和破坏形式有显著影响,均质性差的岩石易沿着内置斜裂隙发生单截面剪切破坏;细观损伤数值方法可以模拟岩石破裂全过程并揭示微破裂空间位移、聚集规律,研究结果可为研究岩石破坏机理的物理实验和理论分析提供借鉴. 展开更多
关键词 内置裂隙 非均匀性 单轴压缩 反翼型裂纹 声发射
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