土基体膜-增强颗粒尺度效应机理试验分析
发布时间：2021-01-09 02:52
土体介质是地质循环作用下由固体颗粒、孔隙液体和孔隙气体组成的多相地质材料,不同尺度土颗粒之间形成的复杂微细观结构以及各相物质之间的相互协调作用,导致土体在不同尺度结构层次呈现不同的物理机制和力学响应,突显土体强度和变形特性的多层次耦合和跨尺度演化效应。为了解决传统连续介质力学无法对颗粒尺度效应现象进行描述的问题,本文以高岭土和石英砂为研究对象,用理论分析和试验研究相结合的方法,探讨各尺度土体颗粒相互作用的力学机理。通过建立具有多尺度特征的土基体膜-增强颗粒模型,阐述土体尺度效应物理力学机制并推导能够预测土体膜模型流动应力的力学公式;结合试验分析,研究基体体分比和增强颗粒粒径对土体屈服强度的影响规律并求解力学模型的微细观参数,将试验结果与理论结果进行对比,验证土基体膜-增强颗粒模型在分析土体多尺度耦合力学特性方面的有效性和适用性。本文完成的研究工作与结论有以下几个方面:（1）基于土基体膜-增强颗粒模型理论框架,引入了土基体膜厚度和等效应变梯两个参数,从能量角度推导了土基体膜-增强颗粒模型的流动应力公式,为解释土体颗粒尺度效应奠定了理论基础。（2）制备一系列具有不同基体体分比和增强颗粒粒径...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章 土基体膜-增强颗粒模型理论分析（4）当基体颗粒持续增加时，结构中基体颗粒将增强颗粒完全包裹，并能形成一定的厚度，这种在增强颗粒表面形成一定厚度的基体介质称为“土基体膜”。此时增强颗粒之间由土基体膜进行隔垫，当土基体膜厚度 δ 在一定范围时，结构中的增强颗粒之间的作用会被基体颗粒消耗但是不能完全消耗掉，依然有部分作用通过基体颗粒传递给相邻的增强颗粒，此时结构体系中的作用较为复杂，既包括增强颗粒与基体颗粒之间的作用，同时也包括增强颗粒之间的作用。如图 2-2（d）所示。根据上述土基体膜的演化过程，我们可以将土基体膜-增强颗粒模型分为以下两种情况：（1）基体介质未填满增强颗粒之间的孔隙me ，此时增强颗粒之间以直接接触为主，但也存在少量的增强颗粒与基体介质相互接触；（2）基体介质首先填满增强颗粒之间的孔隙 ，剩余的基体介质再在颗粒表面形成网状土基体包裹膜。以上两种模型均称为土基体膜-增强颗粒模型（简称土体膜模型），模型简图如图 2-3 所示。
华南理工大学硕士学位论文( )G k kkA N f d A) 和式 (2-41) ~ (2-43)，可算得协调微裂纹密度：2 ( , , )G kA d c 12( ,c, ). ( )( , , )( )k kkkf d f dd cf d m( )( ,c, ) ( , )Mdkk kdkg df d c dd m13( )( )Mdkk kdkg df d dd m24( )( )Mdkk kdkg df d dd
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融环境下黄土体结构损伤的尺度效应[J]. 叶万军,李长清,杨更社,刘忠祥,彭瑞奇. 岩土力学. 2018(07)
[2]基于多尺度内聚颗粒模型的挤压分级破碎研究[J]. 蔡改贫,肖洪力,郭进山,祁步春,夏刘洋. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[3]粗粒土剪胀性大型三轴试验研究[J]. 姜景山,程展林,左永振,丁红顺. 岩土力学. 2014(11)
[4]颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析[J]. 房营光. 物理学报. 2014(03)
[5]土体介质强度尺度效应的理论与试验研究[J]. 房营光,冯德銮,马文旭,谷任国,何智威. 岩石力学与工程学报. 2013(11)
[6]直剪颗粒体系的尺寸效应研究[J]. 张祺,厚美瑛. 物理学报. 2012(24)
[7]颗粒物质的多尺度结构及其研究框架[J]. 孙其诚,金峰. 物理. 2009(04)
[8]纳米压痕法测定微铸件硬度及弹性模量[J]. 任明星,李邦盛,杨闯,傅恒志. 中国有色金属学报. 2008(02)
[9]纳米压痕试验中圆柱形压头尺寸效应[J]. 苏建君,江五贵,黎军顽,赵晟. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]滑带土残余强度参数试验研究[J]. 张昆,郭菊彬. 铁道工程学报. 2007(08)
博士论文
[1]颗粒增强金属基复合材料力学性能的多尺度计算模拟[D]. 张婉婷.中国矿业大学(北京) 2018
[2]土体介质多尺度耦合力学特性的理论与试验研究[D]. 冯德銮.华南理工大学 2016
[3]岩土体灾变过程多尺度数值分析方法研究[D]. 涂福彬.浙江大学 2014
[4]土体颗粒尺度效应的理论与试验研究[D]. 王一兆.华南理工大学 2014
[5]冲击作用下颗粒介质的动力学特性及尺度关系的理论研究[D]. 叶晓燕.兰州大学 2013
[6]不同尺度二氧化钛纳米颗粒的细胞毒性及其机制研究[D]. 侯彦华.重庆大学 2012
[7]颗粒材料离散元—有限元多尺度耦合分析的连接尺度方法[D]. 万柯.大连理工大学 2012
[8]考虑尺度效应的泥沙颗粒周围水动力特性研究[D]. 曹永港.天津大学 2012
[9]土体介质尺度效应的试验及数值模拟分析[D]. 马文旭.华南理工大学 2011
[10]微纳米颗粒动力学演变过程的矩方法研究[D]. 干富军.浙江大学 2011
硕士论文
[1]滴流床反应器颗粒尺度的模拟与优化[D]. 尹祎轩.华东理工大学 2018
[2]土体多尺度变形理论及计算分析[D]. 彭旭铮.华南理工大学 2015
[3]土体介质跨尺度强度与变形试验研究[D]. 何智威.华南理工大学 2012
[4]粘土强度“基体—加强颗粒”模型试验分析[D]. 李哲.华南理工大学 2010
本文编号：2965831
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章 土基体膜-增强颗粒模型理论分析（4）当基体颗粒持续增加时，结构中基体颗粒将增强颗粒完全包裹，并能形成一定的厚度，这种在增强颗粒表面形成一定厚度的基体介质称为“土基体膜”。此时增强颗粒之间由土基体膜进行隔垫，当土基体膜厚度 δ 在一定范围时，结构中的增强颗粒之间的作用会被基体颗粒消耗但是不能完全消耗掉，依然有部分作用通过基体颗粒传递给相邻的增强颗粒，此时结构体系中的作用较为复杂，既包括增强颗粒与基体颗粒之间的作用，同时也包括增强颗粒之间的作用。如图 2-2（d）所示。根据上述土基体膜的演化过程，我们可以将土基体膜-增强颗粒模型分为以下两种情况：（1）基体介质未填满增强颗粒之间的孔隙me ，此时增强颗粒之间以直接接触为主，但也存在少量的增强颗粒与基体介质相互接触；（2）基体介质首先填满增强颗粒之间的孔隙 ，剩余的基体介质再在颗粒表面形成网状土基体包裹膜。以上两种模型均称为土基体膜-增强颗粒模型（简称土体膜模型），模型简图如图 2-3 所示。
华南理工大学硕士学位论文( )G k kkA N f d A) 和式 (2-41) ~ (2-43)，可算得协调微裂纹密度：2 ( , , )G kA d c 12( ,c, ). ( )( , , )( )k kkkf d f dd cf d m( )( ,c, ) ( , )Mdkk kdkg df d c dd m13( )( )Mdkk kdkg df d dd m24( )( )Mdkk kdkg df d dd
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融环境下黄土体结构损伤的尺度效应[J]. 叶万军,李长清,杨更社,刘忠祥,彭瑞奇. 岩土力学. 2018(07)
[2]基于多尺度内聚颗粒模型的挤压分级破碎研究[J]. 蔡改贫,肖洪力,郭进山,祁步春,夏刘洋. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
[3]粗粒土剪胀性大型三轴试验研究[J]. 姜景山,程展林,左永振,丁红顺. 岩土力学. 2014(11)
[4]颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析[J]. 房营光. 物理学报. 2014(03)
[5]土体介质强度尺度效应的理论与试验研究[J]. 房营光,冯德銮,马文旭,谷任国,何智威. 岩石力学与工程学报. 2013(11)
[6]直剪颗粒体系的尺寸效应研究[J]. 张祺,厚美瑛. 物理学报. 2012(24)
[7]颗粒物质的多尺度结构及其研究框架[J]. 孙其诚,金峰. 物理. 2009(04)
[8]纳米压痕法测定微铸件硬度及弹性模量[J]. 任明星,李邦盛,杨闯,傅恒志. 中国有色金属学报. 2008(02)
[9]纳米压痕试验中圆柱形压头尺寸效应[J]. 苏建君,江五贵,黎军顽,赵晟. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]滑带土残余强度参数试验研究[J]. 张昆,郭菊彬. 铁道工程学报. 2007(08)
博士论文
[1]颗粒增强金属基复合材料力学性能的多尺度计算模拟[D]. 张婉婷.中国矿业大学(北京) 2018
[2]土体介质多尺度耦合力学特性的理论与试验研究[D]. 冯德銮.华南理工大学 2016
[3]岩土体灾变过程多尺度数值分析方法研究[D]. 涂福彬.浙江大学 2014
[4]土体颗粒尺度效应的理论与试验研究[D]. 王一兆.华南理工大学 2014
[5]冲击作用下颗粒介质的动力学特性及尺度关系的理论研究[D]. 叶晓燕.兰州大学 2013
[6]不同尺度二氧化钛纳米颗粒的细胞毒性及其机制研究[D]. 侯彦华.重庆大学 2012
[7]颗粒材料离散元—有限元多尺度耦合分析的连接尺度方法[D]. 万柯.大连理工大学 2012
[8]考虑尺度效应的泥沙颗粒周围水动力特性研究[D]. 曹永港.天津大学 2012
[9]土体介质尺度效应的试验及数值模拟分析[D]. 马文旭.华南理工大学 2011
[10]微纳米颗粒动力学演变过程的矩方法研究[D]. 干富军.浙江大学 2011
硕士论文
[1]滴流床反应器颗粒尺度的模拟与优化[D]. 尹祎轩.华东理工大学 2018
[2]土体多尺度变形理论及计算分析[D]. 彭旭铮.华南理工大学 2015
[3]土体介质跨尺度强度与变形试验研究[D]. 何智威.华南理工大学 2012
[4]粘土强度“基体—加强颗粒”模型试验分析[D]. 李哲.华南理工大学 2010
本文编号：2965831
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