灾变破坏的临界标度律特征及预测方法研究

发布时间：2022-10-06 16:03

　　固体的灾变破坏与地震、火山喷发、大型结构的坍塌等直接关联。但是,由于临近破坏时材料和结构内部损伤非线性演化的复杂性,灾变破坏的预测一直是困扰科学与工程技术界的难题。本文针对岩石类非均质脆性材料,从理论分析、数值模拟和试验三个方面,研究灾变破坏前共性的临界标度律特征,并探索其预测方法。首先,基于统计细观损伤力学和整体平均场近似理论,根据能量平衡,导出了灾变破坏的临界条件。基于渐近分析和灾变破坏的触发条件,推导出了灾变破坏的两个临界标度律特征:一、系统的变形或损伤变量对边界控制位移的一阶导数在临近破坏时会呈现出临界幂律奇异性特征;二、变形或损伤变量对边界控制位移的一阶导数与二阶导数的比值在临近破坏时会呈现线性关联。然后,在实验室开展了花岗岩蠕变破坏试验,分析其蠕变演化特征,尤其是对临近破坏时的加速演化过程进行了详细分析,并且系统分析了在通向破坏过程中响应量变化率及其加速度的演化特征。试验结果与理论分析和数值计算结果相一致,即花岗岩试样的应变率与应变加速度的比值在临近破坏前会呈现出线性演化的临界前兆特征。最后,基于该线性临界前兆特征,运用累积时间窗口和滑动时间窗口两种方法对实验室花岗岩试样的... 

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 灾变破坏临界标度律的理论分析与数值模拟
    2.1 前言
    2.2 弹簧-纤维束模型的建立
    2.3 灾变破坏的临界条件和临界标度律特征
        2.3.1 触发灾变破坏的临界条件
        2.3.2 灾变破坏的临界标度律特征
    2.4 灾变破坏过程的数值模拟
    2.5 本章小结
第3章 花岗岩单轴压缩蠕变破坏试验
    3.1 前言
    3.2 试验材料及试验装置
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验装置
    3.3 单轴压缩破坏试验
    3.4 蠕变试验步骤
    3.5 蠕变试验结果分析
    3.6 本章小结
第4章 灾变破坏临界标度律的试验研究
    4.1 前言
    4.2 蠕变阶段轴向变形、应变率和应变加速度的演化特征
    4.3 岩石蠕变破坏的临界幂律奇异性特征
    4.4 岩石蠕变破坏的单参数线性前兆特征
    4.5 本章小结
第5章 灾变破坏的预测方法研究
    5.1 前言
    5.2 运用“累积时间窗口”方法的预测效果
    5.3 运用“滑动时间窗口”方法的预测效果
    5.4 火山喷发预测效果检验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一般本构关系下岩石失稳破裂的尖点灾变模型研究[J]. 胥杰洋,赵忠虎,剌珊.  水利与建筑工程学报. 2017(06)
[2]煤样破坏前兆次声波预测研究[J]. 贾炳,魏建平,温志辉,王云刚,贾林兴.  地球物理学进展. 2017(04)
[3]花岗岩破裂过程声发射主频多元前兆信息识别[J]. 张艳博,于光远,田宝柱,刘祥鑫,梁鹏.  采矿与安全工程学报. 2017(02)
[4]单轴压缩下粗砂岩临界破坏的多频段声发射耦合判据和前兆识别特征[J]. 曾鹏,刘阳军,纪洪广,李成江.  岩土工程学报. 2017(03)
[5]混凝土蠕变与应力松弛耦合破坏及临界幂律行为[J]. 王影冲,王鼎,郝圣旺.  工程力学. 2016(S1)
[6]受载煤岩破裂过程电阻率变化规律试验研究[J]. 仇海生.  世界科技研究与发展. 2016(02)
[7]红砂岩单轴压缩与短时蠕变破坏声发射试验[J]. 陈康.  现代矿业. 2016(03)
[8]饱水粉砂岩破裂过程中红外温度突变异常[J]. 吴贤振,高祥,刘祥鑫,赵奎.  煤炭学报. 2015(S2)
[9]准脆性固体的灾变破坏及其物理前兆[J]. 郝圣旺,白以龙,夏蒙棼,柯孚久.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(12)
[10]基于加卸载响应比的煤样破坏前兆实验分析[J]. 孙珍玉,高芸.  工矿自动化. 2013(09)

硕士论文
[1]单轴压缩持续荷载作用下混凝土的蠕变破坏研究[D]. 周娜.燕山大学 2014
[2]基于声发射技术岩石破坏前兆特征实验研究[D]. 刘建坡.东北大学 2008



本文编号：3686945