煤岩水压气压裂缝扩展行为特性研究

应用三轴岩石力学测试系统及煤岩气压致裂设备分析了原煤试件的水压致裂与气压致裂过程。在此基础上对裂缝的形成、扩展与压力的关系进行了分析,应用弹性力学和断裂力学理论对煤体裂纹形成和扩展过程进行分析。结果显示:煤样在水压和气压作用下首先达到拉应力强度极限破坏,随后在压力的作用下形成I型裂纹沿着裂纹面扩展,出现贯通裂纹。煤体的水压致裂和气压致裂的破坏形式以对径张拉破坏为主。     

基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究

针对当前含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究方法存在的研究结果与实际结果吻合性差、研究结果用户满意度低的问题,提出基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究方法。基于裂纹受力条件以及受力状况,将含孔边裂纹划分成两类:Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹。发现Ⅰ型裂纹的上下表面是相对张开的,Ⅱ型裂纹的上下表面沿横轴相对滑开。根据含孔边裂纹分析情况,利用复变函数法对含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题予以解决,通过构建保角映射函数,并将无限放大的含孔边裂纹外部区域映射至单位圆内部或者是上半面,以此解决裂纹结构平面弹性相关问题,得到裂纹应力强度因子,实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究。实验结果表明,基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究方法分析结果与实际情况吻合度最高为99%,研究结果用户满意度相较当前方法更高。所提方法整体性能优越,可为该领域研究提供一定的借鉴。     

弹性力学应力场解答的数学美感探讨

弹性力学问题的应力函数逆解法有规范的求解流程,但手工计算过程比较繁琐,公式很多,学生往往感到很枯燥。利用Maple软件探索了弹性力学应力函数逆解法的计算机求解规范流程。算例结果表明,弹性力学教学适合用Maple软件进行辅助计算求解,可以简化繁琐的手工计算过程,让学生把精力主要集中在解决问题的思路设计和计算步骤上,既简便又节省时间。算例利用Maple软件对无量纲化的应力场结果进行了绘图,结果发现一些应力场结果图像像花瓣,是数学曲线中非常著名的玫瑰线,还有一些应力场结果图像呈现为两个开口方向相反的喇叭形,这些美妙的应力场图像展现了弹性力学解答的数学美感,这种美感可以提高学生学习弹性力学的兴趣,同时也可以让学生更加形象和深刻的理解弹性力学的知识和结论。     

高压烧结热电材料残余应力分析的理论模型

高压烧结是一种制备高性能热电材料的新方法.高压烧结热电材料在卸压过程中产生弹性后效,严重者产生裂纹并导致破裂.本文根据弹性后效产生原理,建立了一种简单的力学模型,并根据经典弹性力学理论计算出该模型下颗粒接触处的残余应力分布,并用ANSYS软件对该模型进行了有限元计算,有限元计算结果和理论计算结果一致,对进一步研究高压烧结热电材料产生残余应力导致成品破裂的机理具有很好的参考价值.     

用于复合型裂纹问题的一个开裂准则

利用两个基本假设:(1)裂纹启裂方向沿裂尖距其近旁等应变能密度线最近的方向;(2)当裂纹尖端近旁材料的有效应力达到1型平面应变裂纹开裂的临界应力时即发生启裂,由引给出了复合型裂纹的基于应变能和应力的混合型开裂准则,第一个假设,开裂角方程可以写成[(1—k)sinθ_0+sin2θ_0]K_Ⅰ~2+2[2cos2θ_0+(1—k)cosθ_0]K_ⅠK_Ⅱ-[(1—k)sinθ_0+3sin2θ_0]K_Ⅱ~2=0。该方程与Sih等人的复合型裂纹的S准则的结论相同。而Sih的S准则的开裂角经大量实验证明是有效的、较为准确的。本文的假定(1)有明确的理论基础,完全不同于S准则中的应变能密度因子。由第二个假定,开裂条件可以写成C_(11)K_Ⅱ~2+2C_(12)K_ⅠK_Ⅱ+C_(22)K_Ⅱ~2+C_(33)K_Ⅲ~2+=K_(IC)~2式中C_(ij)=3/4b_(ij)(θ_0);θ_0就是由第一个假设给出的开裂角,b_(ij)是θ的函数(见王锋,断裂力学)。     

水射流切槽条件下煤岩体起裂压力的计算研究

通过建立存在水力割缝条件下的孔壁围岩受力模型,基于线弹性断裂力学,得出了裂纹在受到远场地应力及裂纹面水压力作用下的应力强度因子表达式。借助试验可以确定水射流对煤体的割缝深度,便可以计算出定向水压致裂作用下的起裂压力,通过对采用定向致裂工艺与不采用定向致裂工艺的对比,得出了采用水射流切槽可以减小起裂压力,提高了水压致裂的效率。     

高干缩水泥浆裂纹生成的力学分析

选用混合模型研究受单一骨料约束的高干缩水泥浆的裂纹特性,在骨料中粘结力约束的影响通过应力传感器的试验测定。建立力学模型,将测量值作为计算值,对模型随时间变化的高干缩水泥浆的裂纹扩展情况进行线弹性断裂力学分析。力学模型的计算结果和试验结果是一致的。     

单裂纹结构的疲劳断裂可靠性分析

本文基于最小二乘法,推导出线弹性条件下应力强度因子的有限元表达公式,将影响结构断裂的裂纹尺寸、载荷、平面应变断裂韧度KC等参数视为随机变量,利用随机有限元法和一阶二次矩法,建立了含单裂纹结构的可靠性模型。     

筒状结构强度理论计算研究

提出了筒状结构强度理论计算方法。首先,基于平衡、几何和物理方程得到平面轴对称问题的应力函数解;其次,推导筒状结构应力、应变、位移沿径向理论计算公式;最后,得到筒状结构的弹性设计方案,建立设计方案的有限元模型进行仿真验证。结果表明:有限元计算和理论计算符合较好,验证了理论推导的正确性。     

浅谈比拟法在弹性力学分析中的应用

比拟法在弹性力学分析中有着广泛的应用.本文旨在介绍几种有代表性的应用实例,以供将来的学习和研究中能对该方法更好的加以利用.文中按类介绍了由非弹性力学问题向弹性力学的比拟,在弹性力学问题之间建立比拟,以及由已知的弹性力学问题向未知的非弹性力学问题比拟的过程.     

沥青混合拌料合成型路面超荷载弹性恢复机制

路面超荷载承重对沥青路面的损伤较大,研究超荷载运作下的弹性恢复机制,对道路铺设的改进设计和维护保养具有重要意义。采用单调加载和二级等幅疲劳加载的试验方法,测量沥青混合拌料合成型路面在各损伤状态下的预应力弹性恢复应力变化和挠度的变化,并记录裂缝开展的情况,进行动力测试获得路面在超荷载下的振动加速度信号,在弹性恢复测试中,测试内容主要包括:荷载-位移曲线、路面的应变及变形等。水平荷载采取位移控制加载量,得到在不同超荷载弹性恢复机制下的路面抗裂横向特征分析,得到沥青混料抗裂层应力模型和限载三线型力学分析模型,确定车辆荷载效应分布模型对限载取值的影响程度。试验得出,该方案机制能定量分析超荷载下的弹性恢复机制,准确地进行超荷载下的路面弹性恢复预测研究,提高公路的抗裂和抗荷载能力,以及合成型沥青路面的弹性恢复能力。     

顶板受拉应力型冲击地压发生机理数值模拟研究

为了深入研究冲击地压发生的力学机理,通过以顶板受拉应力型冲击为例,根据冲击地压发生的判据及机理,应用有限元软件进行数值模拟分析。分析煤层开采后顶板岩层破裂的演化过程。监测顶板主应力变化情况。研究表明,顶板岩层的破裂释放弹性能是微破裂积累到一定程度,宏观抗拉强度减弱,微小扰动引起的雪崩式的连锁反应。拉张破裂后,在裂纹周围应力状态分布发生改变,开裂点部位应力被释放,应力重新分布,在裂纹尖端处形成新的应力集中,应力最大值点发生改变,应力发生了转移。揭示了顶板受拉应力型冲击地压发生机制,为顶板冲击地压的预测预报提供理论依据。     

基于函数算法的平面应力状态分析与主平面位置定位探讨

平面应力状态分析与主平面位置定位是学术界探讨的热门话题.本文从函数算法建模出发,在分析平面应力状态的基础上,对主平面应力进行相关的定位与仿真,对工程的应用和实践很有必要.     

基于B样条函数的多模态医学图像弹性配准

论文提出一种一次B样条函数完成全局配准,高次B样条函数实现局部变形的弹性配准方法。利用互信息坝4度和窗口函数插值算法对多模态图像配准。实验结果表明本方法不但可以加速配准,而且可以改善图像的局部配准。     

材料力学与弹性力学异同点对比分析

本文从研究对象、研究方法、应力应变符号、一点的应力状态公式等方面对材料力学与弹性力学的异同点进行了对比分析,这既能帮助学生理解两者之间的异同点,同时也能达到温故而知新的效果,从而提高弹性力学的教学效果。     

焊接工艺中焊接缺陷对结构强度的影响

焊接缺陷的产生过程是十分复杂的,既有冶金的原因,也有受到应力和变形的作用.缺陷对焊接结构承载能力有非常显著的影响,更为重要的是应力和变形与缺陷同时存在.焊接缺陷容易出现在焊缝及其附近地区,而那些地区正是结构中拉伸残余应力最大的地方.焊接缺陷之所以会降低焊接结构的强度,其主要原因是缺陷减小了结构承载横截面的有效面积,并且在缺陷周围产生了应力集中.焊接缺陷一般包括有未焊透、未熔合、裂纹、夹渣、气孔、咬边、焊穿和焊缝成型不良等.焊接缺陷有平面的和立体的,平面缺陷有裂纹、未焊透、未熔合等,立体缺陷有气孔、夹渣等,平面类型的缺陷比立体类型的缺陷对应力增加的影响要大得多,因而也危险得多.     

用于Ⅰ型裂纹问题的光弹性分析方法

利用包含非奇异英的裂纹尖端弹性场解，给出了一个用于Ⅰ型裂纹问题的光弹性分析方法；与现有的方法相比，本文的方法精度更高，而取数区反而扩大了。     

21世纪的新材料一准晶体

准晶体的发现给科技界带来了极大的震动,颠覆了传统晶体学理论,成为各领域科学家关注的焦点,其具有的独特性能,也大大激发了人们对其研究的热情。本文从准晶的发现、准晶理论基础、准晶性能和应用三大方面阐述准晶体,使人们对准晶体这种新型材料有一个较为全面的了解。     

圆形双壁围堰内力计算研究

双壁钢围堰是深水基础施工的重要设施．它是一种结构和受力都非常复杂的空间结构,并且在深水施工中应用非常广泛,本文依据弹性板的小挠度理论．引入了矩形板的挠曲线方程,依据弹性力学理论引入了闭和圆柱形壳体的弯曲挠曲线方程,并根据力的真实传递途径,以及结构力学知识,将空间问题分级转化为平面问题,内力计算大大简化,既考虑到力学分析的严谨性、又考虑到工程实际中的实用性,具有比较广泛的实际意义。     

Maple在弹性力学教学中的应用

弹性力学具有很强的理论性、抽象性和高度概括性的特点,而且它的求解过程对数学运算依赖性大,所以加大了学生的学习难度。Maple是一个具有强大符号运算能力、数值计算能力和图形处理能力的交互式计算机代数系统,可以利用它解决各种方程、方程组、微分方程、线性代数等数学问题。因此,可以利用maple来求解弹性力学中的一些具体问题,具体实例表明,将Maple软件应用到弹性力学的教学中可以减轻学生对数学运算的依赖性,减小学习难度,使弹性力学从抽象变得直观。从而为弹性力学教学提供了一种方便、快捷地实现直观性教学的方法。