化学腐蚀下弯折裂隙破坏行为研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanxytt
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
天然岩体中含有大量的节理与裂隙,有时长期处在带腐蚀的复杂自然环境中。岩体的力学特性和裂纹的扩展机理是岩石力学领域长期关注的课题,国内外相关方面的研究主要集中在两个方面:一是对含直裂隙岩体的力学性质和破坏机理研究;二是考虑化学腐蚀对岩石物理力学行为的影响。少部分学者同时考虑了裂隙和化学腐蚀两个因素对岩体的力学性质和破坏机理的作用。然而由于天然岩体中多数裂隙为非直裂隙,目前对非直裂隙破坏机理的的研究还相对较少,未见到对非直裂隙开裂考虑化学腐蚀影响的相关研究,对自然界常见的非直裂隙在腐蚀环境下的破坏机理尚不明确。弯折裂隙作为典型的非直裂隙,因此开展考虑化学腐蚀下弯折裂隙破坏行为研究具有重要的理论和实践意义。本文完成的工作如下:(1)为考察化学腐蚀因素和弯折裂隙形状对灰岩试件的抗压性质和破坏行为的影响,以p H值、盐离子浓度和分支裂隙倾角为变量,对预制弯折裂隙灰岩试件进行大量单轴压缩试验,在微观上通过化学反应方程式分析化学腐蚀机理,在宏观上总结破坏模式,分析分支裂隙倾角和化学腐蚀效应对破坏模式的影响。在单轴压缩过程,使用高速摄像机拍摄试件表面裂纹扩展全过程,同时利用声发射系统记录试件内部裂纹活动情况,结合应力应变曲线综合分析弯折裂纹扩展规律。(2)总结前人对压缩荷载下弯折裂隙尖端应力强度因子的研究,并在前人对拉伸荷载下弯折裂隙研究的基础上,求导出计算单轴拉伸荷载下弯折裂隙应力强度因子公式。利用有限元验证推导的公式准确性和适用范围,并根据有限元结果和受力等效对模型进行改进。参照丁梧秀和冯夏庭建立化学腐蚀下裂纹断裂准则的过程,建立了化学腐蚀下弯折裂隙的应力强度因子计算模型,并基于该模型分析化学腐蚀后起裂角的变化,发现在该模型下,化学腐蚀后直裂隙起裂角不变,弯折裂隙起裂角将改变。(3)介绍了扩展有限元(XFEM)的基本理论,使用扩展有限元对上述单轴压缩荷载下预制弯折裂隙试件试验进行模拟,通过对比裂纹的起裂位置、起裂方向和扩展路径,验证了扩展有限元模拟岩石类材料破坏的有效性。对比了破坏前米赛斯应力和最大主应力分布云图,发现破坏前最大主应力云图能够反映岩石类材料起裂位置。并对数值模拟中裂纹起裂、扩展和贯通的全过程进行分析。
其他文献
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
图的染色理论起源于1852年Frederick Guthrie提出的四色问题.图的染色理论是图论中非常重要的一个分支,并且应用十分广泛.近些年来,学者们对图染色的研究不仅限于图的点染色、边染色和全染色,也在此基础上提出了一些新的染色.图的邻点可区别边染色是在图的正常边染色上添加限制条件的一种染色,它要求正常边染色满足对图中任意一对相邻的顶点u和v,与u关联的所有边所染颜色构成的集合不同于与v关联的