一、用动光弹性法研究材料引入的分配层对应力波传播的影响(论文文献综述)
于强[1](2019)在《岩石Ⅰ型裂纹动态断裂过程的应变片法试验研究》文中提出岩石动力学包含冲击和爆炸动荷载下的岩石力学响应和断裂机理,亦涉及岩石中裂纹的扩展行为和应力波波动特性,准确测定岩石动态扩展裂纹断裂力学参量对于岩石定向断裂、爆破破岩优化和围岩稳定性研究意义重大。本文基于理论分析和实验室试验,采用应变片法对冲击和爆炸动荷载下的Ⅰ型裂纹动态断裂力学参量进行计算和分析,部分试验辅以动焦散线法对比验证。研究的主要内容和成果如下:(1)提出了应变片法应用于岩石类材料Ⅰ型裂纹动态断裂力学参量的测试。基于线弹性断裂力学理论,采用Westergaard复变函数方法表征Ⅰ型动态扩展裂纹尖端附近应变场,明确了应变片与裂纹扩展方向之间朝向角为特定锐角和钝角两种布置方式条件下,动态裂纹尖端附近的归一化应变采用与裂纹扩展速度、应变片黏贴位置等相关的二项式来表示,给出了基于裂纹尖端应变特征时间的二项式的相关系数确定过程和动态应力强度因子计算式。分析了二项式非奇异项系数、应变片粘贴距离、应变片粘贴角度、裂纹扩展速度和泊松比对理论计算的归一化应变与时间关系曲线影响,为提高Ⅰ型裂纹扩展速度和动态应力强度因子试验计算精度奠定理论基础。(2)结合冲击荷载作用下三点弯曲梁应变片法的适应性试验,获得了不同试验条件下试件裂纹动态断裂参量的变化特征。采用锐角、钝角应变片法测定的裂纹运动速度以及锐角应变片法确定的动态应力强度因子,与同步进行的动焦散线试验结果相近;与动焦散线法相比,钝角应变片法确定的裂纹动态应力强度因子在试件中部相差较小,其余位置相差较大,给出了钝角应变片法的动态应力强度因子修正系数;应变片粘贴于裂纹尖端附近0.6倍试件厚度deff距离内,测定的裂纹尖端动态应力强度因子值与动焦散线试验结果吻合较好。试件厚度增大的条件下,应变片与扩展裂纹距离越大,动态应力强度因子准确度降低,裂纹扩展速度计算结果不受试件厚度影响。(3)首次运用应变片法揭示了冲击荷载下非透明岩石材料Ⅰ型裂纹动态扩展速度和应力强度因子的变化规律。结合数字高速摄像技术和应变片法,发现岩石断裂表现为白斑微裂纹损伤扩展的裂纹尖端应变能瞬时释放过程;利用裂纹断口扫描电镜图像,观察到沿直线扩展的裂纹断面平整、光滑,张拉应力占优,获得了岩石Ⅰ型裂纹扩展断裂特征。测定了岩石试样裂纹尖端附近应变大小为364~536με,显着低于有机玻璃裂纹尖端的应变(3870~5312με);裂纹扩展速度为475~687 m/s,动态应力强度因子为4.26~6.12 MN/m3/2,大于有机玻璃的动态断裂参量。(4)分析了切缝爆炸荷载作用的两个阶段。第一阶段,在爆轰波作用下,孔壁出现大量微裂纹,切缝装药定向聚能效应汇聚的爆炸能量使切缝方向微裂纹进一步萌生。第二阶段,在爆生气体“气楔效应”作用下,爆生裂纹持续高速扩展,在速度曲线上表现为稳定的速度平台,期间,在反射应力波作用下,裂纹扩展速度小幅震荡,之后继续原速度扩展。测得爆炸膨胀波作用下岩石应变远小于有机玻璃。揭示了切缝爆炸荷载作用下Ⅰ型裂纹的动态扩展速度和应力强度因子的变化规律。结合应变片法和数字动焦散线试验,得到了有机玻璃爆炸主裂纹的峰值扩展速度为457 m/s、极限动态应力强度因子为2.11 MN/m3/2,花岗岩爆炸主裂纹峰值扩展速度达到922 m/s、极限动态应力强度因子为6.94 MN/m3/2,明确了花岗岩爆炸断裂物理过程。(5)揭示了切缝爆炸荷载下预制裂缝尖端Ⅰ型分支裂纹扩展断裂力学参量变化规律。采用应变片法和动焦散线法同步开展试验,分析裂纹扩展速度和动态应力强度因子变化规律,结果对比、相互验证。爆炸应力波作用下,特定朝向角的应变片测得应变为负,表明膨胀波作用下测点处呈现压应变,随着测点距离增大,应变峰值衰减。爆生主裂纹与缺陷贯通后,自缺陷尖端萌生Ⅰ型分支裂纹。应变片法和动焦散线法测得的Ⅰ型分支裂纹断裂力学参量相一致。就单个炮孔爆生主裂纹及分支裂纹平均长度和而言,单孔单水平预制缺陷试件>双孔单竖预制裂缝试件>双孔双竖预制裂缝试件。
刘博涵[2](2014)在《汽车风挡玻璃夹层材料的力学特性与吸能机理研究》文中进行了进一步梳理头部与风挡玻璃的接触是交通事故中弱势道路使用者受到致命损伤的重要诱因,PVB薄膜的加入对提升夹层风挡玻璃的吸能特性和安全性起到关键作用。本文结合实验与理论方法,研究了风挡玻璃中间层PVB薄膜材料的力学行为和吸能特性,系统阐述了其对于夹层风挡玻璃在冲击载荷下的力学响应和吸能特性的影响机理。通过准静态和动态力学实验,得到了PVB薄膜在拉伸和压缩载荷下的力学特性,其应力-应变行为呈现出高聚物材料典型的非线性大变形特性和应变率相关效应。分析了PVB薄膜在不同加载条件下的吸能机理和失效准则。进一步地,采用动态力学分析的方法,系统研究了PVB薄膜的黏弹性及其受时间、温度的影响,计算了其玻璃化转变温度并分析了其时-温等效特性。以描述黏弹性材料本构行为的经典模型为基础,增加体现材料应变率效应的修正项,建立了可描述PVB薄膜非线性大变形和应变率相关效应的力学特性分析模型,并讨论了黏弹性项对于模型的影响。进而,考虑时间效应和温度效应,建立了PVB薄膜的黏弹性力学模型,对比分析了广义Maxwell模型和分数阶导数Maxwell模型在不同情况下的适用性。利用高速摄影方法结合落锤冲击实验系统,分析了PVB夹层玻璃在垂直平面方向冲击载荷作用下的裂纹扩展行为;分析了PVB薄膜对夹层玻璃裂纹扩展特性的影响,提出了描述夹层玻璃裂纹扩展最大速度受薄膜厚度影响的理论模型;基于统计学方法,分析了薄膜厚度对夹层玻璃宏观裂纹数量的影响。进一步地,基于头模型冲击实车风挡玻璃的实验系统,获取了冲击过程中的头部与风挡玻璃的动态响应,分析了PVB薄膜在冲击过程中的吸能机理。建立了头部冲击风挡玻璃的数值仿真模型,并将模拟结果与实验结果进行对比,得到了模型各参数的最优化取值。定义了评价风挡玻璃吸能特性的三个指标,在不同的冲击条件下,分析了中间层薄膜的结构属性与材料属性对风挡玻璃吸能特性的影响规律及机理,拟合得到了评价指标受各参数影响的经验公式。结合风挡玻璃在汽车设计中的具体应用,提出了其安全性设计准则。本论文在理论上揭示了PVB薄膜高聚物的黏弹性力学行为,阐明了中间层材料对夹层玻璃动态力学特性的影响机理,并在工程应用上为车用风挡玻璃夹层材料的安全性设计提供了依据。
高祥涛[3](2013)在《切缝药包爆轰冲击动力学行为研究》文中研究指明开展了不同结构的切缝药包爆轰波动的高速纹影实验,结合数值模拟得到了切缝药包爆轰波动态演化机理,研究了双缝/耦合切缝药包,双缝/不耦合切缝药包,单缝/耦合切缝药包、单缝/不耦合切缝药包的爆炸波阵面的运动过程,数值分析了材质和装药密度分别对切缝药包爆轰波动的影响。探讨了切缝药包爆轰波动机理。运用数值模拟结合唯象实验研究了切缝管爆炸载荷下的塑性动力学响应。分析了切缝管的动力学响应对定向断裂爆破效果的影响,分析了不同本构模型对切缝管的动力学响应的的影响,计算了不同加载率下切缝管的动态响应特征。设计了切缝药包水下爆炸传感器固定装置,开展了切缝药包时空参量分布的研究,获得了切缝药包在切缝方向和垂直切缝方向的冲击波和气泡脉动参数。得到切缝药包爆炸波动时空参量,同时研究了切缝药包切缝方向和垂直切缝方向爆炸波的频谱特征,并进行了爆炸波信号时频分析,从一个新的角度阐释了切缝药包的定向断裂爆破机理。
敬霖[4](2012)在《强动载荷作用下泡沫金属夹芯壳结构的动力学行为及其失效机理研究》文中认为超轻高孔隙率有序(点阵、格栅材料等)和无序(开、闭孔泡沫等)多孔金属,作为一种物理功能与结构一体化的新型工程材料,由于具有多尺度变化的孔径尺寸和丰富的孔形构型等独特的微结构拓扑,轻质高强、高比刚度及优良的吸能和缓冲性能等良好的力学特性,以及高阻尼性能、良好的流通性和过滤分离性能、理想的声热学和电磁学性能等多种优异物理性能,在消声减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等一些高技术领域有着越来越广泛的应用。以超轻多孔金属材料为芯层构成夹芯结构(梁、板)等结构元件,充分发挥了多孔材料优良特性的同时解决了其强度低的问题,这类结构在准静态和强动载荷下的力学行为已引起了学术界和工程界的极大关注。夹芯壳结构兼具壳体的结构优势和夹芯结构的力学特性,势必有着更为广泛的应用领域。但是,国内外对爆炸与冲击等强动载荷下多孔金属夹芯壳结构动力学行为的研究还鲜有报道,目前还没有得到其塑性动力响应的理论解析解。本文采用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法系统研究了强动载荷下泡沫金属夹芯壳结构塑性动力响应。研究内容主要包括以下几个方面:(一)爆炸载荷下泡沫铝夹芯壳结构的变形/失效模式和塑性动力响应,(二)泡沫金属子弹撞击载荷下泡沫铝夹芯壳结构的动力学行为,(三)轻质泡沫金属夹芯壳结构的多功能优化设计。文中主要讨论了不同加载条件下夹芯壳的变形/失效模式、能量吸收和变形机理以及抗冲击性能,取得如下重要成果:采用自行研制的弹道冲击摆系统得到了爆炸载荷下不同加载冲量泡沫铝夹芯壳结构典型的变形/失效模态:前面板的压入和撕裂,芯层的压溃失效,后面板的非弹性大变形和撕裂破坏以及面板一芯层的界面失效。提出了低阻抗泡沫金属粘结高阻抗尼龙材料的撞击加载技术,得到了撞击载荷下泡沫铝夹芯壳结构出现的面板、芯层材料及面板-芯层材料界面之间的变形和失效。关键几何参数对泡沫铝夹芯壳结构变形影响的参数研究表明,夹芯壳后面板挠度与其拓扑构型和加载冲量之间存在较强的依赖性,增加面板厚度、芯层相对密度均能减小夹芯壳后面板中心点的挠度,提高其抗冲击破坏的能力;加载冲量和夹芯壳后面板挠度之间近似呈线性关系。采用动态应变片测试技术对爆炸加载和子弹撞击下夹芯壳结构的变形和失效机理研究发现,夹芯壳结构的整个变形区域分为纯弯曲变形、周向弯曲和轴向拉伸共同作用区域以及纯拉伸作用区域三个区域。纯弯曲和纯拉伸作用区域分别由弯矩和膜力主导变形,而其过渡区域则在弯矩和膜力的共同作用下产生变形。基于实验研究结果,应用非线性有限元程序LS-DYNA3D970在HP-J6750工作站上分别开展了爆炸加载和子弹撞击下泡沫铝夹芯壳结构塑性动力响应的数值模拟研究。分析了炸药爆炸和结构响应过程,探讨了夹芯壳塑性弯曲和拉伸对结构爆炸响应的影响及其变形和失效机理,研究了夹芯壳结构及各组成部分的能量吸收能力。结果表明,泡沫铝夹芯壳结构能量吸收值随着冲击速度的增加而增大,但随着面板厚度、曲率半径和芯层相对密度的增加而减小。芯层压缩和拉-弯共同作用阶段的耦合效应与载荷强度、芯层强弱和芯层厚度密切相关。以给定重量的泡沫铝夹芯壳结构的抗冲击性能为优化目标,得到了曲率半径R=250mm、无量纲质量M/ρfL=0.025夹芯壳的最优拓扑构型为:ρ=0.06、hc/L=0.06;最佳承载范围为:(?)≤0.07。鉴于冲击损伤生物力学中人体损伤机制,初步讨论了强动载荷作用下多孔金属夹芯结构抗冲击性能的评价指标。在Fleck等关于爆炸载荷下固支夹芯梁和夹芯板动力响应理论分析模型的基础上,考虑到爆炸载荷作用时间与芯层的压缩响应时间和夹芯结构的整体动力响应时间量级上的差异,将夹芯壳结构的动力响应过程分为三个阶段:流固耦合作用阶段、芯层压缩阶段和夹芯壳结构整体动力响应阶段。建立了强动载荷下泡沫铝夹芯壳的刚塑性分析模型,得到了响应时间和后面板最大挠度的表达式,理论预测与实验结果吻合较好。为多孔金属夹芯壳结构的工程应用设计及其多学科和特殊服役环境下的优化设计提供了理论和技术支持。
杨立云[5](2011)在《岩石类材料的动态断裂与围压下爆生裂纹的实验研究》文中认为进行了多种岩石材料的三点弯曲动态断裂焦散线实验,用高速摄影仪记录了岩石材料的冲击断裂全过程,并对试件冲击断口进行SEM电镜扫描,发现天然岩石材料在动态断裂时存在和静态情况类似的亚临界扩展现象,并探讨了天然岩石材料焦散线实验难以成功的原因和岩石材料的动态断裂机理。建立了爆炸加载反射式焦散线实验系统,进行了类岩石材料—水泥石和人造石的爆炸致裂焦散线实验,研究了爆生裂纹在人造石和水泥石中的扩展规律。运用理论分析和实验室试验,分析了动态和静态组合应力场对裂纹的尖端效应,进行了不同围压约束方案下爆生主裂纹和爆生翼裂纹扩展行为的焦散线实验,分析了围压产生的静力场对爆生裂纹扩展行为的影响,探讨了爆生裂纹在动静组合应力场中的扩展规律。并运用非连续变形分析软件DDA对爆破模型实验进行数值模拟分析,探讨了不同动态应力场和静态应力场下裂纹的扩展情形。并对静态应力场中裂纹尖端的应力分布情况和组合应力场中裂纹起裂角度进行理论分析。
赵燕茹[6](2008)在《钢纤维混凝土界面应力传递及脱粘过程的细观力学研究》文中指出纤维增强复合材料中的应力是通过纤维和基体之间的界面进行传递的,界面区域的力学性能及界面的应力传递过程,对整个复合材料的宏观力学性能都会产生重要影响。因此,纤维增强复合材料的界面问题是工程中十分关注的问题。本论文以纤维混凝土复合材料为研究对象,通过对其界面力学行为进行细观层次的研究,分析了纤维对基体增强、增韧、阻裂机理,研究界面附近的应力、应变规律,为纤维混凝土界面力学模型建立提供有价值的实验数据。采用三维数字光弹性实验应力分析方法,对直线形及异形端钩钢纤维与树脂基界面残余应力分布进行了测试。实验结果表明:在单纤维与基体界面的埋入端及埋入末端附近出现界面残余剪应力的极值,纤维增强复合材料中界面残余应力传递主要集中在纤维的埋入端及埋入末端附近。对在拉拔荷载和热残余应力联合作用下直线形单丝钢纤维拔出树脂基复合材料界面剪应力进行了研究。实验结果表明:力、热荷载作用下纤维界面剪应力呈抛物线分布,单丝埋入端附近是应力的主要传递区域,最先达到危险应力,出现界面脱粘破坏,然后剪应力沿纤维埋入长度由纤维埋入端附近向埋入末端逐渐传递。研究了在拉拔荷载和热残余应力共同作用下,异形钢纤维拔出树脂基复合材料界面剪应力传递行为。实验结果表明:纤维埋入端附近是主要的应力传递区域,最先达到危险应力而出现界面脱粘破坏。在界面脱粘之前,剪应力峰值随荷载增加由纤维埋入端附近沿纤维向内部传递,在异形纤维弯折段受到阻碍而传递停滞。随荷载增加界面开始脱粘时,剪应力可以传递到异形纤维弯折段。采用数字图像相关方法和单纤维拉拔试验相结合的实验方法,直接测量了直线形和异形钢纤维从混凝土基体中拉拔过程中全场及界面应变分布及演化规律。实验结果表明:微细观上的应变局部化导致纤维界面剪切破坏的局部化现象,这种界面脱粘破坏逐次发生、发展和转移的应变局部化现象在时间和空间上是呈明显的相互间隔特征。采用MARC有限元计算程序,模拟光弹实验条件下,直线形和端钩形纤维界面残余剪应力及热、力载荷共同作用下纤维界面剪应力沿纤维长度分布,与实验结果进行了对比,并探讨了纤维长度、直径对界面剪应力的影响。分析结果表明:改变增强纤维长度和直径对界面残余剪应力影响不大;拉拔荷载和热残余应力联合作用下,改变增强纤维长度,对界面剪应力影响不大,但纤维直径的变化会影响到界面起始脱粘开裂的位置。改变增强纤维长度,对端钩形纤维直线段界面剪应力影响不大,但会减缓弯折段应力集中程度;改变端钩形纤维直径,对界面剪应力影响较大,端钩形纤维直径越小,纤维界面剪应力越大。
徐志刚[7](2008)在《港口大型机械金属结构应力在线监测与诊断系统研究》文中研究说明经济全球化趋势加速了港口物流业的发展,推动港口成为促进城市经济、区域经济乃至国民经济发展的纽带。港口装卸能力、作业效率的提高促使港口装卸机械朝着大型化、高速化、自动化的方向不断进步,同时也对机械装备的安全管理提出更高要求。金属结构是装卸机械的支持构架,用来支承机械各工作机构自重以及外部载荷。港口大型机械通常具有荷载运动空间高、移动范围大、载荷量重等特点,其安全可靠性尤为重要,从而突出了结构的强度要求。应力应变测试是研究港口机械结构强度的重要手段。传感技术、通信技术、诊断技术等在工业领域的深度应用和发展,为结构应力监测与诊断提供了全面而有效的平台。论文在分析国内外监测与诊断技术发展现状的基础上,针对机械设备现代化管理状况,提出了港口大型机械结构应力在线监测与诊断的研究思想。从结构应力监测方法与诊断理论出发,结合实际工程项目,以可靠传感、无线接入、分布式相结合的网络监测技术为基本构架,建立港口大型机械结构应力在线监测与诊断神经网络专家系统。本课题研究对保证港口机械安全、降低管理维护成本、提高港口设备管理水平具有一定的应用价值。全文共分八章。第一章简要阐述了研究目的和意义,并就国内外有关机械结构应力监测和诊断技术的现状及发展动态作出综合评述。第二章分析了港口大型机械结构应力监测与诊断的理论方法,对基于应变电测和基于光纤光栅传感的应力监测技术进行了对比研究。在分析基于前向推理的专家系统与神经网络自学习理论的基础上,提出了运用改进BP算法构建神经网络专家系统的珍断策略。第三章重点研究了Bragg光纤光栅应变传感和解调理论。首先利用耦合模理论分析了Bragg光纤光栅的理论模型,建立了Bragg光纤光栅的应变传感模型。在此基础上研究分析了粘贴式应变传感器的性能稳定性。此外埘光纤光栅传感器波长信号的解调技术作了深入研究。第四章重点研究了基于嵌入式系统的电阻应变电测技术。对电阻应变动态测试的方法、测量误差、桥路作了深入分析,提出针对应变计及仪器可靠性的解决方案。分析了ARM9嵌入式系统在电阻应变电测中的应用技术,研究了基于Profibus现场总线协议的嵌入式系统串行数据接口技术的实现。第五章重点研究了基于GPRS的无线数据传输技术,分别从GPRS与嵌入式系统的数据接口、无线数传网络组网方式及数据中心服务器的负载均衡算法三个方面对其关键技术进行了研究。第六章在系统论述港口大型机械结构诊断的应力分析方法的基础上,建立了结构应力诊断专家系统的神经网络模型,研究了港口大型机械结构应力诊断专家系统中神经网络知识库、推理机及解释器的设计方法以及软件开发过程中遇到的几个关键问题。第七章结合应用案例分析了港口大型机械结构应力监测诊断技术的软硬件设计方法,开发了分别基于Bragg光纤光栅传感和电阻应变电测的结构应力在线监测与诊断系统,并就系统构建中的关键技术进行了深入研究。第八章全面总结了论文主要研究工作和成果,并对下一步研究工作和发展方向做出展望。
赵凯[8](2007)在《分层防护层对爆炸波的衰减和弥散作用研究》文中认为成层式防护结构是当前我国人防工程的主要形式,在以空袭为主要打击手段的高科技战争背景下,如何改进成层式防护结构对各种导弹或航弹等武器爆炸后产生的冲击波的防护效果,是当前防护工程领域研究的重点课题。其中,利用应力波在分层介质中的传播原理对成层式防护结构的分层结构进行改造,进而分析爆炸波在结构中的传播规律以及结构的毁伤效应是本文的重点所在。其研究成果不但能够给成层式防护结构的改进和优化提供有益的理论和实践依据,而且对各种军事和民用中防护层的设计和推广有很大的参考价值,是一项极具学术意义和应用前景的课题。本文的主要研究内容如下:运用应力波在分层介质界面上的透反射原理,推导出弹性波在多层介质中的应力峰值和能量随材料波阻抗变化的传递规律,指出按照材料波阻抗软硬相间的排列顺序可以达到将透射波峰值和能量降低的最佳效果。利用一维差分程序模拟的分层介质中弹塑性应力波的传播规律表明,从硬材料到软材料的界面可以起到削弱应力波峰值和降低波的能量以及增加波形弥散的作用,其效果与界面两边材料的力学性能如波阻抗比、屈服强度比有关。通过对混凝土、黄土、沙土、泡沫混凝土等工程材料以及由它们构成的不同分层组合试件的SHPB冲击实验,在不同加载速率下,对各种材料或组合件的入射和透射应力峰值、能量进行了对比。结果显示,在一维应力或一维应变条件下,泡沫混凝土的抗冲击性能最好,黄土次之,混凝土和沙最差。多层组合试件的实验表明,分层材料中加入泡沫混凝土后其抗冲击吸能效果显着增加。采用国际通用动力学软件LSDYNA对SHPB实验进行数值模拟,计算结果和实验结果取得了一致,同时进一步研究了材料的本构对应力波传播的影响。以现行人防指挥工程为基准,采用1:4相似比,进行了几种不同分层防护结构的大比尺野外爆炸相似模拟试验,研究分层防护结构对爆炸波的衰减、阻尼和导向作用。试验分别采用平面装药加载和集团装药加载两种形式来模拟核爆和普通爆破航弹爆炸条件下防护结构所承受的冲击载荷。试验结果显示,平面装药加载下加入泡沫混凝土的多分层设置的人防工程对爆炸波峰值应力、应力冲量和震动加速度的衰减效果要明显优于分配层仅为沙的单层设置的人防工程。通过LSDYNA软件对集团装药加载下的模拟试验进行了数值模拟,进一步对现场爆炸试验进行了必要的补充分析,并采用数值模拟分析了相同冲量但强度和持续时间不同的载荷下,不同分层方式对人防结构的毁伤效应的影响。结果表明,分层总厚度相等的条件下,适当增加分层数目可以有效减小冲击载荷对结构的压、剪损伤和拉伸破坏,降低结构所受的冲击能量,尤其对于高强度、持续时间短的脉冲载荷,多分层防护结构的抗毁伤能力优势更为明显。
黄锋[9](2007)在《长大隧道岩爆灾害的岩石动力学机理及其控制》文中提出本文首先概述了岩爆研究的现状,然后以弹性动力学理论为基础,借助动态光弹性实验和有限元数值模拟手段,以探求岩爆的岩石动力学机理和相对应的岩爆控制方法为日的,取得了以下几个方面的成果:(1)分析了岩石静力学理论在岩爆研究中的具体应用,以及在解释若干岩爆现象和指导岩爆预测及控制上存在的局限性,指出探求岩爆灾害的岩石动力学机理的必要性和迫切性。(2)弹性动力学理论的分析表明,隧道爆破对当前炮次围岩的扰动主要以冲击波为主,在达到爆破破岩的同时,当前炮次围岩内也形成了大最损伤裂缝:对既有炮次围岩的扰动以弹性波为主,适合用经典的“Lamb点(或线)源问题”来分析,爆破产生的应力波中,对岩爆形成有突出贡献的是压缩P波和表面Rayleigh波,其致裂作用和传播规律是岩爆发生的重要因素之一。(3)利用Ansys有限元分析软件,研究了自重和爆破荷载共同作用下,隧道围岩的响应问题。静力分析结果表明:在自重应力场作用下,隧道轮廓面周围出现了明显的应力恶化现象,基本满足弹性解析,但仍远小于围岩的破坏强度,发生岩爆的可能性很小。动力分析结果表明:在爆炸应力波的扰动下,围岩应力和位移均发生了明显的波动,最大振幅是平衡状态下的数倍,可导致围岩受拉和剪切破坏,这与岩爆的微观破裂机制一致,应力集中最大处距离掌子面约1倍洞径,这很好满足了岩爆与爆破间的空间关系,强扰动带的深度约为1倍Rayleigh波波长,表明Rayleigh波对围岩扰动的控制性作用。(4)动态光弹性实验方面,Lamb线源问题的模拟实验表明:模型表面倾斜加载时,模型内传播了P波、S波和Rayleigh波,三种应力波相互作用,在模型中上部位形成较大应力集中;岩爆追踪现象(Lamb点源问题)的模拟实验表明:平行模型表面加载时,模型内仅传播了P波,说明岩爆事件本身对母岩的冲击扰动,主要以P波扰动为主;横向切槽的模拟实验表明:横向切槽对于Rayleigh波,可以实现大部分的拦截,对于P波,主要是延长了应力波的作用时间,减缓了爆破能量的传递。(5)综合弹性动力学理论的分析以及数值试验和动光弹实验的结果可知,P波和Rayleigh波的致裂作用和传播规律是岩爆发生的重要因素之一,一次或多次的动力扰动是岩爆发生的必要条件,而非简单的高地应力下的激发作用,完整的岩爆机理应该是“完整硬脆性岩体+较高地应力+(一次或多次)动力干扰”。
田刚[10](2007)在《动态光弹性条纹的数字图像处理研究》文中提出目前,国内外隧道设计一般只考虑静应力场的作用,实际上,爆破产生的动应力场影响很大,特别是软弱地层浅埋隧道。在我国已经竣工的若干隧道中混凝土衬砌或喷层表面经常发生裂损现象,这种裂损对隧道的稳定很不利,严重的还会引起掉块或局部坍塌,影响正常运营。造成裂损的原因除了长期作用的静应力场外,施工期间爆破产生的瞬时动应力场的作用也不可忽视。尤其是在现代开挖隧道过程中,多采用边开挖边支护的施工工艺。因此,研究隧道爆破产生的应力波对防护装置—衬砌的影响有着重要的现实意义。人们在研究隧道爆破这一动态过程中,常常采用电测和室内爆破模拟等方法,采用这些方法无法记录到爆炸瞬间全场的信息,因而难以全面分析介质中动态应力的变化全过程。动光弹方法具有全场性、直观性和瞬时性等特点,动光弹方法已经应用于平面应力波,应力集中及层板中的应力波传播问题的研究。但直接把动光弹实验技术应用于隧道爆破动态响应的实际工程,至今为止,还是很少见的。本文采用动光弹实验的方法,对应力波在不同界面的结构中的传播规律进行了研究,分析了三种不同界面情况下应力波的传播速度,即没有刻槽、刻槽以及完全割断的情况,并进行了比较。结果证实了刻槽对应力波的传播起到了一些阻碍作用,但效果不是很明显;而将模板完全割断,并用小薄垫片将上下两板连接起来时,应力波只从粘贴处向下模板传播,没有粘贴的地方应力波已经被完全阻隔。实验表明,钻爆法施工应充分重视爆破应力波对衬砌的影响,可作为隧道设计的依据。在光测力学数字图像处理过程中,重要的一环就是把干涉条纹中心线的位置准确地提取出来,供应力、应变及位移场分析使用。本文在前面实验的基础上,对得到的光弹性条纹进行数字图像处理,以便后面的应力计算。我们这里首先对图像进行了边缘检测,以保留图像的全场信息,接下来对其进行二值化处理,将原来的灰度图像转换为黑白二值图像,然后对这幅黑白图像进行中值滤波处理,从而消除噪声斑点,最后是对图像进行提取骨架处理,得到条纹的中心线。同时软件还实现了计算条纹中任意一点的应力值。最后,针对已经完成的工作进行了总结,并提出了一些需要改进的地方及进一步的研究方向。论文研究表明文中所研究的方法及内容完全可以用于隧道爆破动态响应的实际工程中,解决爆破应力波对衬砌的影响,可作为隧道设计的依据。
二、用动光弹性法研究材料引入的分配层对应力波传播的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用动光弹性法研究材料引入的分配层对应力波传播的影响(论文提纲范文)
(1)岩石Ⅰ型裂纹动态断裂过程的应变片法试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 岩石动态断裂裂纹扩展理论研究现状 |
1.3 岩石动态断裂裂纹扩展测试方法研究现状 |
1.3.1 应变片法 |
1.3.2 光学法 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 研究方法与技术路线 |
2 Ⅰ型裂纹动态断裂参量的应变片法试验原理 |
2.1 引言 |
2.2 裂纹尖端应力场的数学描述 |
2.2.1 裂纹尖端附近应力应变分析 |
2.2.2 动态裂纹尖端附近应变场的复变函数描述 |
2.3 Ⅰ型裂纹动态断裂参量应变片法测定 |
2.3.1 Ⅰ型裂纹扩展速度的确定 |
2.3.2 Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的确定 |
2.3.3 基于特征时间的应变片法理论计算与试验实测曲线关系 |
2.4 应变片法测定Ⅰ型裂纹动态断裂参量的影响因素分析 |
2.4.1 非奇异项系数A_1/A_0的影响 |
2.4.2 应变片粘贴距离的影响 |
2.4.3 应变片粘贴角度的影响 |
2.4.4 裂纹扩展速度的影响 |
2.4.5 泊松比的影响 |
2.5 本章小结 |
3 冲击荷载作用下有机玻璃试件Ⅰ型动态断裂试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 锐角和钝角应变片法与动焦散线法的同步比较试验研究 |
3.2.1 动焦散线法的试验原理 |
3.2.2 试验系统 |
3.2.3 试验方案设计 |
3.2.4 Ⅰ型裂纹断裂过程及断裂力学参量分析 |
3.3 垂直裂纹路径分布的不同距离应变片对比试验研究 |
3.3.1 试验方案及试验过程 |
3.3.2 试件断裂特征与动焦散线图片 |
3.3.3 裂纹扩展速度 |
3.3.4 裂纹动态应力强度因子 |
3.4 不同试件厚度对应变片法测定Ⅰ型裂纹断裂参量的影响 |
3.4.1 试验方案及试验过程 |
3.4.2 试件冲击断裂试验结果 |
3.4.3 裂纹扩展速度 |
3.4.4 动态应力强度因子 |
3.5 试件边界效应下钝角应变片法的修正 |
3.6 本章小结 |
4 冲击荷载作用下岩石Ⅰ型断裂过程应变片法试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 岩石试样的制备与力学性能测试 |
4.2.1 岩石样品采集与制备 |
4.2.2 试样应力波波速测试 |
4.3 冲击荷载作用下岩石三点弯曲断裂试验 |
4.3.1 试验方案及试验过程 |
4.3.2 岩石试件冲击断裂试验结果 |
4.3.3 裂纹扩展速度 |
4.3.4 动态应力强度因子 |
4.4 冲击荷载下岩石试件断面微观形态 |
4.4.1 岩石断面SEM试验 |
4.4.2 结果与分析 |
4.5 本章小结 |
5 岩石切缝爆破定向断裂Ⅰ型裂纹动态扩展特征研究 |
5.1 引言 |
5.2 有机玻璃切缝爆破Ⅰ型裂纹扩展特征试验研究 |
5.2.1 试验方案 |
5.2.2 有机玻璃试件定向切缝爆破效果 |
5.2.3 试验结果与分析 |
5.3 岩石切缝爆破Ⅰ型裂纹扩展特征应变片法试验研究 |
5.3.1 试验方案 |
5.3.2 花岗岩试件定向切缝爆破效果 |
5.3.3 试验结果与分析 |
5.4 岩石切缝爆破断面微观形貌 |
5.5 动态荷载下岩石断裂参量对比分析 |
5.6 本章小结 |
6 爆炸荷载作用下预制裂缝的Ⅰ型裂纹动态扩展特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 裂纹起裂角的理论分析 |
6.3 单炮孔切缝爆炸荷载下水平预制裂缝缺陷Ⅰ型裂纹扩展特性试验 |
6.3.1 试验方案及试验效果 |
6.3.2 应变片法试验结果 |
6.3.3 动焦散线法试验结果 |
6.3.4 爆炸应力波波速 |
6.3.5 Ⅰ型分支裂纹扩展速度及动态应力强度因子 |
6.4 双孔切缝爆炸荷载下单预制裂缝缺陷Ⅰ型裂纹扩展特性模型试验 |
6.4.1 试验方案 |
6.4.2 爆炸裂纹扩展效果 |
6.4.3 应变片法及动焦散线法数据分析 |
6.4.4 Ⅰ型分支裂纹扩展速度 |
6.4.5 Ⅰ型分支裂纹尖端动态应力强度因子 |
6.5 不同药量切缝爆炸裂纹与双竖预制裂缝缺陷相互作用试验 |
6.5.1 切缝药包爆炸裂纹扩展效果 |
6.5.2 爆生主裂纹与分支裂纹的扩展速度 |
6.5.3 爆生主裂纹与分支裂纹的动态应力强度因子 |
6.5.4 爆生主裂纹与分支裂纹断裂物理过程分析 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在学期间发表的学术论文 |
在学期间参加科研项目 |
主要获奖 |
(2)汽车风挡玻璃夹层材料的力学特性与吸能机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号对照表 |
第1章 引言 |
1.1 论文目的与意义 |
1.2 PVB 薄膜的制备及力学特性 |
1.2.1 PVB 薄膜的制备 |
1.2.2 PVB 薄膜的力学特性 |
1.3 夹层玻璃的力学特性 |
1.3.1 理论研究 |
1.3.2 数值模拟研究 |
1.3.3 实验研究 |
1.4 夹层玻璃的裂纹扩展行为 |
1.4.1 脆性材料的光学测量方法 |
1.4.2 脆性材料的裂纹扩展研究 |
1.5 冲击过程中的能量吸收及头部伤害 |
1.5.1 结构能量吸收的实验技术 |
1.5.2 材料和结构的吸能特性 |
1.5.3 冲击过程中的头部损伤 |
1.6 本论文主要内容 |
1.6.1 研究现状分析 |
1.6.2 本论文研究内容 |
第2章 PVB 薄膜材料的力学特性实验研究 |
2.1 PVB 薄膜的准静态力学实验 |
2.1.1 准静态拉伸实验 |
2.1.2 准静态压缩实验 |
2.1.3 拉伸与压缩的吸能对比 |
2.2 PVB 薄膜的动态压缩实验 |
2.2.1 分离式霍普金森压杆动态实验系统概述 |
2.2.2 基于 SHPB 方法的 PVB 薄膜冲击实验 |
2.2.3 应变率相关效应 |
2.3 PVB 薄膜的动态黏弹性 |
2.3.1 动态黏弹性概述 |
2.3.2 动态力学分析(DMA)实验 |
2.3.3 PVB 薄膜的黏弹性分析 |
2.4 小结 |
第3章 PVB 薄膜材料的力学特性分析模型 |
3.1 基于橡胶模型的力学特性分析模型 |
3.1.1 Odgen 模型 |
3.1.2 Mooney-Rivlin 模型拟合 |
3.1.3 基于 Mooney-Rivlin 的黏弹性改进 |
3.2 基于 ZWT 模型的力学特性分析模型 |
3.2.1 ZWT 模型理论概述 |
3.2.2 拉伸载荷下的模型建立 |
3.2.3 压缩载荷下的模型建立 |
3.2.4 考虑黏弹性响应的模型 |
3.3 基于 Maxwell 的黏弹性力学特性分析模型 |
3.3.1 Maxwell 模型简述 |
3.3.2 广义 Maxwell 模型拟合 |
3.3.3 分数阶导数 Maxwell 模型拟合 |
3.3.4 模型适用性分析 |
3.4 小结 |
第4章 PVB 薄膜对夹层玻璃动态响应的影响 |
4.1 夹层玻璃动态裂纹扩展实验 |
4.1.1 实验平台及原理 |
4.1.2 实验结果与分析 |
4.2 夹层厚度对裂纹扩展特性的影响 |
4.2.1 裂纹扩展速度分析 |
4.2.2 模型建立 |
4.2.3 宏观裂纹形态分析 |
4.3 实车夹层风挡玻璃在头模块冲击下的动态响应 |
4.3.1 实验平台设置及方案设计 |
4.3.2 头模块动态响应和风挡玻璃裂纹形态 |
4.3.3 吸能特性参数化研究 |
4.4 小结 |
第5章 风挡玻璃夹层材料的吸能特性与机理 |
5.1 有限元模型的建立 |
5.1.1 夹层风挡玻璃模型 |
5.1.2 头部模型 |
5.2 基于实验对比验证的模型参数分析 |
5.2.1 验证方法 |
5.2.2 各参数的影响 |
5.2.3 优化参数模型验证 |
5.3 参数化数值模拟研究方案设计 |
5.3.1 吸能特性评价指标的定义 |
5.3.2 影响夹层玻璃吸能特性的参数选择 |
5.3.3 参数的无量纲化 |
5.4 结果讨论及优化建议 |
5.4.1 结构参数——厚度 |
5.4.2 结构参数——曲率 |
5.4.3 材料参数——夹层弹性模量 |
5.4.4 材料参数——夹层屈服应力 |
5.5 小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)切缝药包爆轰冲击动力学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
详细摘要 |
Detailed Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 课题研究进展 |
1.2.1 岩石定向断裂爆破研究进展 |
1.2.2 切缝药包定向断裂爆破研究进展 |
1.2.3 定向断裂爆破数值模拟研究进展 |
1.3 爆炸波动测试研究进展 |
1.3.1 以应力场测量的动光弹法和全息干涉法 |
1.3.2 以位移场测量的动焦散、动态云纹、全息干涉等 |
1.3.3 非电量电测方法 |
1.3.4 爆炸波流动显示技术 |
1.4 研究内容及技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 切缝药包爆轰波动态演化机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 切缝药包爆轰波动高速纹影实验研究 |
2.2.1 高速纹影测试原理 |
2.2.2 切缝药包爆轰波动实验系统 |
2.3 高速纹影实验结果与分析 |
2.3.1 双缝/耦合药包爆轰波动过程 |
2.3.2 双缝/不耦合药包爆轰波动过程 |
2.3.3 单缝/耦合药包爆轰波动过程 |
2.3.4 单缝/不耦合药包爆轰波动过程 |
2.4 切缝药包爆轰波动数值模拟 |
2.4.1 模型建立 |
2.4.2 自由场和模拟炮孔中切缝药包爆炸波的传播 |
2.4.3 切缝管内不耦合装药爆轰波动模拟 |
2.4.4 切缝管材质对切缝药包爆轰波动的影响 |
2.4.5 装药密度对切缝药包爆轰波动的影响 |
2.4.6 SPH 方法对切缝药包爆生气体产物追踪 |
2.5 切缝药包爆轰波动机理的探讨 |
2.6 本章小结 |
3 爆炸加载下切缝管结构的动力学响应研究 |
3.1 引言 |
3.2 切缝管爆炸动力学响应数值计算基础 |
3.2.1 非线性动力有限元的控制方程 |
3.2.2 计算动力学程序 |
3.2.3 材料的几种本构关系描述 |
3.3 切缝管爆炸动力学模拟 |
3.3.1 爆炸加载下切缝管压力的变化 |
3.3.2 本构模型对切缝管爆炸冲击动力响应的影响 |
3.3.3 炸药的爆速对切缝管结构的影响 |
3.3.4 切缝管动力学响应分析 |
3.4 切缝管强动载下唯象分析 |
3.5 切缝管动力学响应对岩石中定向断裂爆破效果的影响 |
3.6 本章小结 |
4 切缝药包爆炸参量时空分布研究 |
4.1 引言 |
4.2 炸药水下爆炸理论基础 |
4.3 水下爆炸测试系统 |
4.3.1 爆炸水池 |
4.3.2 传感器固定装置的设计 |
4.3.3 传感器标定 |
4.3.4 爆炸波信号传输采集系统 |
4.3.5 药包结构设计与制作 |
4.4 切缝药包水下爆炸实验研究 |
4.4.1 两点同步测试切缝药包爆炸波形 |
4.4.2 切缝药包水下爆炸波动参数分析 |
4.5 切缝药包爆炸波信号谱特征 |
4.5.1 爆炸波信号处理方法简介 |
4.5.2 切缝药包爆炸冲击波信号分析结果 |
4.5.3 切缝药包气泡波信号分析结果 |
4.6 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在学期间发表的学术论文 |
在学期间参加科研项目 |
(4)强动载荷作用下泡沫金属夹芯壳结构的动力学行为及其失效机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 多孔金属材料 |
1.2.1 泡沫金属材料 |
1.2.2 蜂窝材料 |
1.2.3 轻质点阵材料 |
1.3 多孔金属夹芯结构 |
1.3.1 多孔金属夹芯结构的制备工艺 |
1.3.2 多孔金属夹芯结构的力学性能 |
1.3.3 多孔金属夹芯结构的应用 |
1.4 材料动态实验测试技术 |
1.4.1 落锤动力试验系统 |
1.4.2 霍普金森压杆装置 |
1.4.3 泰勒杆冲击试验 |
1.4.4 平板撞击试验 |
1.4.5 其他实验技术 |
1.5 多孔金属力学性能的研究现状 |
1.5.1 多孔金属材料的准静态力学性能 |
1.5.2 多孔金属材料的动态力学性能 |
1.6 多孔金属夹芯梁力学行为的研究现状 |
1.6.1 多孔金属夹芯梁的准静态力学行为 |
1.6.2 多孔金属夹芯梁的冲击力学行为 |
1.7 多孔金属夹芯板力学行为的研究现状 |
1.7.1 多孔金属夹芯板的准静态力学行为 |
1.7.2 多孔金属夹芯板的低速冲击力学行为 |
1.7.3 多孔金属夹芯板的高速冲击力学行为 |
1.8 本文的主要研究工作 |
第二章 爆炸载荷下泡沫铝夹芯壳结构动态响应的实验研究 |
2.1 实验试件 |
2.2 实验装置 |
2.2.1 夹具及加载装置 |
2.2.2 弹道冲击摆系统 |
2.3 实验过程 |
2.3.1 冲量的测量 |
2.3.2 压力时程的测量 |
2.4 实验结果 |
2.4.1 典型的实验结果 |
2.4.2 变形/失效模态 |
2.4.3 关键参数对结构变形的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 撞击载荷下泡沫铝夹芯壳结构动力响应的实验研究 |
3.1 实验过程 |
3.1.1 实验试件及装置 |
3.1.2 实验加载技术 |
3.2 实验结果 |
3.2.1 变形和失效模态 |
3.2.2 参数研究 |
3.2.3 失效模式图 |
3.2.4 应变结果 |
3.2.5 泡沫铝夹芯壳与平板的抗冲击能力 |
3.3 本章小结 |
第四章 爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯壳动力响应的数值模拟 |
4.1 有限元模型 |
4.1.1 几何建模 |
4.1.2 材料模型 |
4.1.3 边界条件与初始条件 |
4.1.4 单元和接触算法 |
4.2 模拟结果与讨论 |
4.2.1 爆炸和结构响应过程 |
4.2.2 夹芯壳结构的变形和失效模态 |
4.2.3 量化的实验/计算结果 |
4.3 能量吸收 |
4.4 夹芯壳结构的初步优化设计 |
4.4.1 KNR理论中的流固耦合作用 |
4.4.2 夹芯壳结构的优化过程 |
4.5 本章小结 |
第五章 撞击载荷下泡沫铝夹芯壳结构动力响应的数值模拟 |
5.1 有限元模型 |
5.2 模拟结果与分析 |
5.2.1 模型可靠性分析 |
5.2.2 夹芯壳的响应过程 |
5.2.3 结构性能参数对抗冲击性能的影响 |
5.2.4 能量吸收 |
5.2.5 变形和失效机制 |
5.2.6 抗冲击性能评价指标的初步探讨 |
5.3 本章小结 |
第六章 强动载荷下泡沫铝夹芯壳塑性动力响应的理论分析 |
6.1 基于能量平衡的理论分析模型 |
6.1.1 第一阶段:仅前面板获得初始冲量 |
6.1.2 第二阶段:芯层压缩 |
6.1.3 第三阶段:夹芯壳结构整体动力响应阶段 |
6.1.4 理论预测与实验结果对比 |
6.1.5 能量平衡理论模型的深入讨论 |
6.2 强动载荷下夹芯壳结构动力响应的刚塑性模型 |
6.2.1 理论分析模型 |
6.2.2 理论预测与实验结果对比 |
6.3 本章小结 |
第七章 全文总结和工作展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的主要研究成果 |
(5)岩石类材料的动态断裂与围压下爆生裂纹的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
详细摘要 |
1 绪论 |
1.1 课题提出及研究意义 |
1.2 课题研究进展 |
1.2.1 动态断裂力学理论的研究进展 |
1.2.2 焦散线实验的研究进展 |
1.2.3 动态断裂力学数值分析的研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 冲击载荷下岩石动态断裂的实验研究 |
2.1 引言 |
2.2 岩石类材料冲击断裂焦散线实验 |
2.2.1 实验设备 |
2.2.2 实验技术 |
2.2.3 材料选取 |
2.2.4 试件加工 |
2.2.5 实验过程 |
2.2.6 实验结果与分析 |
2.3 岩石类材料冲击断裂高速摄影实验 |
2.3.1 实验设备 |
2.3.2 实验一描述 |
2.3.3 实验二描述 |
2.3.4 实验分析与结论 |
2.4 试件冲击断口的SEM电镜扫描实验 |
2.4.1 SEM实验概述 |
2.4.2 实验描述 |
2.4.3 实验结论 |
2.5 岩石动态断裂的机理分析 |
2.6 本章小结 |
3 岩石类材料在爆炸载荷下断裂的焦散线实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 爆炸加载反射式焦散线实验系统的建立 |
3.2.1 主要实验设备 |
3.2.2 实验技术难点 |
3.2.3 实验系统的检验 |
3.3 类岩石材料的爆炸加载焦散线实验 |
3.3.1 人造石的焦散线实验 |
3.3.2 水泥石的焦散线实验 |
3.3.3 实验结论 |
3.4 本章小结 |
4 围压下爆生裂纹扩展规律的焦散线实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 动静组合应力场下介质的断裂过程分析 |
4.3 动静组合应力场对裂纹的尖端效应分析 |
4.3.1 静态应力场对裂纹尖端效应 |
4.3.2 动态应力场对裂纹尖端效应 |
4.3.3 动静组合应力场中的裂纹尖端效应 |
4.4 应力波的传播理论 |
4.4.1 应力波遇到边界面时的传播情况 |
4.4.2 应力波遇到张开节理面时的传播情况 |
4.4.3 应力波与运动裂纹的相互作用 |
4.5 含围压约束装置的焦散线实验系统 |
4.5.1 实验设备 |
4.5.2 实验步骤 |
4.6 围压下爆生主裂纹扩展规律的焦散线实验 |
4.6.1 实验描述 |
4.6.2 实验结果与分析 |
4.6.3 实验结论 |
4.7 围压下爆生翼裂纹扩展规律的焦散线实验 |
4.7.1 切槽方向与节理成90°实验 |
4.7.2 切槽方向与节理成45°实验 |
4.7.3 实验结论 |
4.8 本章小结 |
5 爆破模型实验的数值计算研究 |
5.1 引言 |
5.2 不同围压方案下裂纹尖端应力场分析 |
5.3 裂纹起裂方向分析 |
5.4 爆破模型试验的DDA数值计算分析 |
5.4.1 DDA基本原理介绍 |
5.4.2 DDA中爆炸加载与裂纹扩展的实现原理 |
5.4.3 数值模型建立 |
5.4.4 计算结果分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在学期间发表的学术论文 |
在学期间参加科研项目 |
主要获奖 |
(6)钢纤维混凝土界面应力传递及脱粘过程的细观力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 本论文研究内容、意义 |
1.2 国内外复合材料界面研究的现状分析 |
1.2.1 界面应力传递理论的研究 |
1.2.2 界面层的应力传递模型 |
1.2.3 异型纤维拉拔模型 |
1.3 纤维复合材料界面力学性能实验方法 |
1.3.1 单根纤维拔出实验 |
1.3.2 单纤维复合材料断裂实验 |
1.3.3 微脱粘方法 |
1.3.4 压出法 |
1.4 纤维界面残余应力的研究 |
1.5 光弹性法的发展及应用 |
1.5.1 光弹性法的发展 |
1.5.2 光弹性法在土木工程中的应用 |
1.5.3 光弹性法在界面研究中的应用 |
1.6 数字图像相关方法的发展及应用 |
1.6.1 数字图像相关方法的发展 |
1.6.2 数字图像相关方法在土木工程中的应用 |
1.6.3 数字图像相关方法在界面力学测试中的应用 |
1.7 纤维复合材料界面力学研究存在的问题及发展趋势 |
1.7.1 存在的问题 |
1.7.2 发展趋势 |
1.8 本文研究工作 |
第二章 纤维/树脂界面应力测量的数字光弹性法 |
2.1 光弹性法基本原理 |
2.1.1 应力光学定律 |
2.1.2 等差线和等倾线 |
2.1.3 剪应力计算 |
2.1.4 模型与原型应力转换 |
2.1.5 三维光弹性冻结切片法 |
2.2 数字光弹性法 |
2.2.1 正交圆偏振场的单色光相移算法 |
2.2.2 白光平面偏振场的彩色相移算法 |
2.2.3 第一主应力方向 |
2.2.4 数据采集系统 |
2.2.5 实验验证 |
2.3 纤维界面光弹性实验 |
2.3.1 模型制作 |
2.3.2 纤维界面典型光弹性图案 |
第三章 纤维/树脂界面的应力传递过程 |
3.1 界面热残余应力 |
3.1.1 直线形纤维 |
3.1.2 端钩形纤维 |
3.2 力、热载荷作用下的界面应力传递过程 |
3.2.1 直线形纤维 |
3.2.2 端钩形纤维 |
3.3 纤维拉拔脱粘机制探讨 |
3.4 界面热残余剪应力的影响 |
3.5 小结 |
第四章 钢纤维/混凝土界面应变的数字图像相关实验研究 |
4.1 数字图像相关测量方法的基本原理 |
4.1.1 物体表面位移的表征 |
4.1.2 图像匹配 |
4.1.3 搜索算法 |
4.2 钢纤维拉拔测试 |
4.2.1 半模试件制备 |
4.2.2 试验装置 |
4.2.3 测试过程 |
第五章 钢纤维/混凝土界面脱粘破坏的应变局部化机制 |
5.1 直线形钢纤维的全场应变分析 |
5.1.1 纤维拉拔脱粘过程 |
5.1.2 全场应变分析 |
5.2 直线形钢纤维的界面应变分析 |
5.2.1 界面应变分布 |
5.2.2 界面脱粘破坏的应变局部化微观机制 |
5.2.3 界面附近孔洞周围应变分析 |
5.3 端钩形钢纤维的全场应变分析 |
5.3.1 纤维拉拔脱粘过程 |
5.3.2 全场应变分析 |
5.4 端钩形钢纤维界面应变分析 |
5.4.1 界面应变分布 |
5.4.2 端钩形纤维端部弯钩的增强作用机制 |
5.5 小结 |
第六章 纤维/基体界面应力的有限元分析 |
6.1 纤维拉拔测试的有限元计算模型 |
6.2 直线形纤维界面残余应力有限元分析 |
6.2.1 界面残余剪应力 |
6.2.2 纤维埋入长度对界面残余剪应力的影响 |
6.2.3 纤维直径对界面残余剪应力的影响 |
6.3 拉拔荷载和热残余应力共同作用下直线形纤维界面应力有限元分析 |
6.3.1 不同荷载时的界面剪应力分布 |
6.3.2 纤维埋入长度对界面剪应力的影响 |
6.3.3 纤维直径对界面剪应力的影响 |
6.4 端钩形纤维界面残余应力有限元分析 |
6.4.1 界面残余剪应力 |
6.4.2 纤维埋入长度对界面残余剪应力的影响 |
6.4.3 纤维直径对界面残余剪应力的影响 |
6.5 拉拔荷载和热残余应力共同作用下端钩形纤维界面应力有限元分析 |
6.5.1 不同荷载时界面剪应力分布 |
6.5.2 纤维埋入长度对界面剪应力的影响 |
6.5.3 纤维直径对界面剪应力的影响 |
6.6 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在读期间取得地科研成果 |
(7)港口大型机械金属结构应力在线监测与诊断系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题的提出 |
1.2 课题研究的目的与意义 |
1.3 港口大型机械结构应力监测与诊断的国内外研究现状与发展动态 |
1.3.1 传感技术 |
1.3.2 无线数据传输技术 |
1.3.3 状态监测技术的研究现状与发展动态 |
1.3.4 诊断技术的研究现状与发展动态 |
1.4 论文研究的内容与方法 |
第2章 港口大型机械结构应力监测方法与诊断理论 |
2.1 港口机械及其金属结构 |
2.2 港口大型机械结构应力在线监测方法 |
2.2.1 基于光纤光栅传感技术的应力在线监测方法 |
2.2.2 基于电阻应变电测法的应力在线监测方法 |
2.3 基于前向推理的专家系统诊断理论 |
2.3.1 基于前向推理的专家系统的结构 |
2.3.2 基于前向推理的专家系统的脆弱性分析 |
2.4 神经网络专家系统诊断理论 |
2.4.1 神经网络的结构及学习方法 |
2.4.2 BP网络及其改进 |
2.4.3 神经网络专家系统原理与结构 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于BRAGG光纤光栅传感的应力应变测试技术研究 |
3.1 概述 |
3.2 光纤光栅传感器的传感机理 |
3.2.1 Bragg光栅的理论模型 |
3.2.2 应变传感模型 |
3.3 光纤光栅应变传感器的稳定性试验 |
3.3.1 应变传感的细观力学和应变传递 |
3.3.2 粘贴式光纤光栅应变传感器 |
3.3.3 粘贴式光纤光栅应变传感器的稳定性试验 |
3.4 光纤光栅解调技术 |
3.4.1 非平衡Mach-Zehnder(M-Z)干涉检测 |
3.4.2 可调谐光纤Fabry-Perot(F-P)滤波法 |
3.4.3 匹配光纤Bragg光栅滤波解调 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于ARM9嵌入式的电阻应变电测技术研究 |
4.1 概述 |
4.2 电阻应变电测传感技术 |
4.2.1 电阻应变电测基本原理 |
4.2.2 电阻应变电测的方法研究 |
4.2.3 电阻应变动态测量误差及可行性分析 |
4.2.4 电阻应变电测的电桥电路 |
4.3 ARM9处理器设计原理 |
4.3.1 处理器基本设计原理 |
4.3.2 系统数据总线 |
4.4 基于Profibus总线协议的串口数据接口 |
4.4.1 Profibus总线协议概述 |
4.4.2 SPC3方案—RS232串口与Profibus-DP总线接口 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于GPRS的无线数传网络技术研究 |
5.1 概述 |
5.2 GPRS网络系统结构与工作原理 |
5.2.1 GPRS的系统结构 |
5.2.2 GPRS数据接口 |
5.2.3 GPRS网络工作原理 |
5.2.4 GPRS环境下TCP/IP性能改进 |
5.3 GPRS数据传输单元 |
5.3.1 GPRS DTU原理与系统功能 |
5.3.2 无线数传网络技术研究 |
5.4 GPRS数据中心服务器负载均衡算法 |
5.4.1 负载均衡技术介绍 |
5.4.2 几种传统负载均衡算法 |
5.4.3 动态反馈负载均衡策略 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于改进BP神经网络的结构应力诊断专家系统研究 |
6.1 港口大型机械结构诊断的应力分析方法 |
6.2 基于改进BP神经网络的结构应力诊断专家系统设计 |
6.2.1 系统基本结构与神经网络建模 |
6.2.2 知识库设计 |
6.2.3 改进BP算法的学习过程及学习率选择 |
6.2.4 前向神经网络推理机设计 |
6.2.5 解释器设计 |
6.3 本章小结 |
第7章 港口大型机械结构应力在线监测与诊断系统设计 |
7.1 光纤光栅结构应力在线监测与诊断系统设计 |
7.1.1 翻车机结构应力在线监测与诊断系统设计 |
7.1.2 岸桥结构应力在线监测与诊断系统设计 |
7.2 电阻应变电测结构应力在线监测与诊断系统设计 |
7.2.1 系统硬件设计 |
7.2.2 系统软件设计 |
7.3 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 本文的主要研究成果 |
8.2 展望与发展 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间科研、论着和论文情况 |
(8)分层防护层对爆炸波的衰减和弥散作用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 人防工程的发展概况 |
1.3 成层式防护结构简介 |
1.4 分配层回填材料研究概述 |
1.5 分层介质中波传播的研究概况 |
1.5.1 分层介质中波传播的研究意义 |
1.5.2 分层介质中弹性谐波传播理论 |
1.5.3 地下分层防护结构中爆炸波传播的研究概况 |
1.6 本文的主要工作 |
第二章 分层介质中一维弹塑性波的传播 |
2.1 引言 |
2.2 应力波在材料界面上的透反射现象 |
2.3 分层介质中的线弹性波 |
2.3.1 波阻抗递减(增)排列的多层介质中的线弹性波 |
2.3.2 循环分层材料中线弹性波的传播 |
2.4 一维弹塑性应力波在多层材料中的传播 |
2.5 本章小结 |
第三章 常用工程材料的SHPB冲击实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验原理、装置和实验方法 |
3.3 试件的制备与实验方案 |
3.4 实验结果及分析 |
3.4.1 单层材料一维应力冲击性能对比 |
3.4.2 多层材料一维应变冲击性能对比 |
3.4.3 应力波传捅过程中的波形弥散 |
3.5 本章小结 |
第四章 常用工程材料的本构模型及波传播的数值模拟研究 |
4.1 引言 |
4.2 岩土类材料本构模型的发展概况 |
4.3 LSDYNA软件简介 |
4.4 计算中的材料模型和参数 |
4.5 工程材料中应力波传播的数值模拟 |
4.5.1 泡沫混凝土和混凝土中一维应力波的传播 |
4.5.2 混凝土介质中爆炸波的传播特性研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 分层人防结构的爆炸模拟试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 试件制备和试验方案 |
5.3 量测系统 |
5.4 加载方式和装药布置 |
5.5 试验结果分析 |
5.5.1 平面装药爆炸试验结果对比 |
5.5.2 集团装药爆炸试验结果对比 |
5.6 本章小结 |
第六章 分层防护结构抗爆性能的数值模拟 |
6.1 引言 |
6.2 集团装药爆炸下分层人防结构动力响应的数值模拟研究 |
6.3 分层人防结构毁伤效应的数值模拟 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结和展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 未来研究展望 |
参考文献 |
附录:作者在攻读博士学位期间发表的学术论文 |
(9)长大隧道岩爆灾害的岩石动力学机理及其控制(论文提纲范文)
目录 |
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究意义及选题依据 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 岩爆机理 |
1.2.2 岩爆控制 |
1.3 研究内容及方法 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
第2章 岩爆的形成机制岩石静力学分析 |
2.1 关于岩爆的定义 |
2.2 基于岩石静力学理论的岩爆形成机制 |
2.2.1 岩爆形成的物理条件(内因) |
2.2.2 岩爆过程所释放的能量形式 |
2.2.3 岩爆过程能量的释放过程分析 |
2.2.4 岩爆形成机制的微观破裂机制 |
2.3 岩石静力学理论在岩爆机理研究中的局限性 |
第3章 岩爆发生机制的岩石动力学分析 |
3.1 开挖爆破对岩爆的贡献 |
3.1.1 爆破在围岩中传播的应力波 |
3.1.2 爆炸应力波在垂直炮孔方向上的传播及其与岩爆的关系 |
3.1.3 爆炸应力波在隧道轴向上的传播及其与岩爆的关系 |
3.2 岩爆应力波及岩爆追踪现象 |
3.2.1 岩爆追踪机理 |
3.2.2 岩爆追踪过程中的能量释放与衰减 |
3.3 本章小结 |
第4章 基于岩石动力学理论的岩爆控制 |
4.1 现有的岩爆控制 |
4.1.1 改善围岩物力性能 |
4.1.2 改善围岩应力状态 |
4.1.3 围岩加固措施 |
4.2 基于岩石动力学理论的岩爆控制 |
4.2.1 选择合适的光面爆破的开挖方式 |
4.2.2 当前炮次范围内的应力波拦截 |
4.2.3 隧道轴线方向上的应力波拦截 |
第5章 动静组合加载下隧道围岩响应的数值试验 |
5.1 概述 |
5.1.1 有限元法的计算理论及方法 |
5.1.2 有限元模型的构建及参数的选择 |
5.2 重力场下的围岩响应分析 |
5.2.1 应力矢量分析 |
5.2.2 第三主应力σ_3的分布特征 |
5.2.3 第一主应力σ_1的分布特征 |
5.2.4 剪切应力分τ_(xy)布特征 |
5.2.5 变形分析 |
5.3 爆破扰动下的围岩响应分析 |
5.3.1 质点振动速度分析 |
5.3.2 应力分析 |
5.3.3 位移分布特征 |
5.4 本章小节 |
第6章 动光弹实验研究 |
6.1 实验方法、手段 |
6.1.1 实验原理 |
6.1.2 实验设备 |
6.1.3 模型材料 |
6.2 实验方案与设计 |
6.2.1 实验目的 |
6.2.2 实验方案 |
6.3 实验结果与分析 |
6.3.1 P波、S波和Rayleigh波的传播、相互作用(方案一) |
6.3.2 横向切槽对Rayleigh波的拦截(方案二》 |
6.3.3 P波的传播规律、致裂作用(方案三) |
6.3.4 横向切槽对Raylejgh波的拦截(方案四) |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与讨论 |
7.1 本文结论 |
7.2 讨论 |
致谢 |
参考文献 |
附录(攻读硕士学位期间发表论文) |
(10)动态光弹性条纹的数字图像处理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第一章、绪论 |
1.1、研究的目的和意义 |
1.2、动态光弹性技术发展状况 |
1.2.1 光测弹性力学的发展状况 |
1.2.2 动光弹相关方法在国内的发展状况 |
1.2.3 动光弹相关方法在国外的发展状况 |
1.3、动光弹条纹处理方法的研究 |
1.4、本文的主要研究工作 |
第二章、光学基础 |
2.1、光波及光的波动方程 |
2.2、光的干涉、反射和折射 |
2.3、自然光与平面偏振光 |
2.4、双折射 |
2.5、四分之一波片 |
2.6、圆偏振光 |
2.7、本章小结 |
第三章、动态光弹性 |
3.1、概述 |
3.2、应力波的概念 |
3.3、光弹性中的应力——光性定律 |
3.4、平面光弹性材料 |
3.5、光测弹性仪 |
3.6、WZDD-Ⅱ型动态光测弹性仪 |
3.7、等差线的判读 |
3.8、暗室操作 |
3.9、本章小结 |
第四章、数字图像处理 |
4.1、概述 |
4.2、二值化 |
4.3、图像的反色 |
4.4、图像的中值滤波 |
4.5、图像代数与图像分割 |
4.5.1 形态学基本概念 |
4.5.2 图像膨胀 |
4.5.3 图像细化 |
4.5.4 提取图像骨架线 |
4.5.5 图像的边缘检测 |
4.6、本章小结 |
第五章、实验及其结果分析 |
5.1、动光弹实验 |
5.1.1 实验原理和设计方案 |
5.1.2 实验过程和结果分析 |
5.1.3 结论 |
5.2、图像处理软件功能介绍 |
5.3、本章小结 |
第六章、总结与展望 |
6.1、总结 |
6.2、展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、用动光弹性法研究材料引入的分配层对应力波传播的影响(论文参考文献)
- [1]岩石Ⅰ型裂纹动态断裂过程的应变片法试验研究[D]. 于强. 中国矿业大学(北京), 2019(10)
- [2]汽车风挡玻璃夹层材料的力学特性与吸能机理研究[D]. 刘博涵. 清华大学, 2014(09)
- [3]切缝药包爆轰冲击动力学行为研究[D]. 高祥涛. 中国矿业大学(北京), 2013(10)
- [4]强动载荷作用下泡沫金属夹芯壳结构的动力学行为及其失效机理研究[D]. 敬霖. 太原理工大学, 2012(09)
- [5]岩石类材料的动态断裂与围压下爆生裂纹的实验研究[D]. 杨立云. 中国矿业大学(北京), 2011(12)
- [6]钢纤维混凝土界面应力传递及脱粘过程的细观力学研究[D]. 赵燕茹. 内蒙古工业大学, 2008(12)
- [7]港口大型机械金属结构应力在线监测与诊断系统研究[D]. 徐志刚. 武汉理工大学, 2008(12)
- [8]分层防护层对爆炸波的衰减和弥散作用研究[D]. 赵凯. 中国科学技术大学, 2007(08)
- [9]长大隧道岩爆灾害的岩石动力学机理及其控制[D]. 黄锋. 昆明理工大学, 2007(05)
- [10]动态光弹性条纹的数字图像处理研究[D]. 田刚. 昆明理工大学, 2007(02)