一、多强度参数屈服面的各向同性强化规律（论文文献综述）
王宝萱[1]（2021）在《复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究》文中研究表明冻土是一种特殊的含冰岩土材料,其在复杂应力路径下的强度和变形问题不仅是冻土工程所面临的基本问题,而且是发展强度理论、本构理论这两个冻土力学核心问题的基础。为了深入认识复杂应力路径下冻土的受荷变形行为并进一步发展冻土力学理论,本文以冻结根河粉质黏土和冻结兰州粉质黏土为研究对象,进行了一系列试验和理论研究:（1）采用整体和局部相结合的应变测量方法,开展了子午面内直线和折线应力路径下的一系列单调和加卸载三轴压缩试验研究。在本文的路径条件下,分析了应力路径对冻结粉质黏土强度和变形特征的影响,揭示了初始围压和应力增量方向角对强度和变形的耦合作用规律:初始围压越低,应力增量方向角对强度和变形的影响越强烈;应力增量方向角越大,初始围压对强度的影响越强烈。（2）在子午面上提出了一种适用于复杂应力路径条件的非对称强度准则,克服了抛物线型及椭圆型函数的缺点;在偏平面上构建了一种采用与平均应力呈双曲线形式关系的形状参数来对Drucker-Prager准则和Matsuoka-Nakai准则进行线性插值的广义强度准则,较好地反映了平均应力对偏平面强度轨迹胀缩特性的影响,并由此建立了冻结粉质黏土强度准则在主应力空间中的具体形式。（3）提出了一种根据同种控制方式下的加卸载试验及各向同性线弹性材料的弹性参数转换关系来确定刚度参数的方法,综合考虑了刚度衰减特性和压硬性的影响。据此,查明了常规三轴剪切过程中冻结兰州粉质黏土的杨氏模量、剪切模量、体积模量及泊松比随围压和应变水平的变化规律,对变形进行弹塑性解耦分离后揭示了塑性流动规律。（4）考察了冻结兰州粉质黏土在常规三轴剪切过程与常规三轴压缩全过程中塑性剪应变、塑性体变、无量纲化塑性功和塑性总应变四种塑性应变函数等值线的几何形态及演化规律,结合塑性应变增量方向与塑性势演化规律探讨了硬化参量的合理选取方法。
闫婧欣[2]（2021）在《基于广义层错能立方金属塑性变形机制的原子计算模拟》文中研究表明探索微观变形机制与力学性能的内在联系和开发具有优异力学性能的新合金体系是推动立方金属发展与应用的重要途径。位错滑移和形变孪生是立方金属的基本变形机制。广义层错能为研究位错的分解、滑移以及孪生变形提供了原子尺度的关键信息。近年来,人们发现合金成分和压强等对广义层错能有显着影响,这些因素可能也影响着B2合金和面心立方（Face centered cubic,FCC）中高熵合金等立方金属的变形行为。但是,目前鲜有报道涉及成分、压强对B2合金变形行为的影响。尽管实验证明变形孪晶开动能同步提高中高熵合金的强度和韧性,人们对成分、压强及温度如何具体影响位错滑移与孪生之间的竞争以及合金的力学性能仍缺乏清晰认识。为加深对B2合金变形行为的理解,并为中高熵合金的成分优化设计和力学性能调控提供理论指导,本文以上述两类合金为研究对象,以广义层错能为切入点,采用分子静力学、动力学模拟和第一性原理计算,系统探讨了成分和压强对B2合金中<111>超螺位错分解和滑移行为的影响,分析了成分、压强和温度对中高熵合金变形机制和力学性能的影响,主要结果如下:1.对B2合金中[111]超螺位错分解和滑移行为的研究表明,随合金种类和成分变化,超螺位错在{110}面的分解组态和分位错Burgers矢量发生连续变化,由两根螺型1/2[111]超分位错构成的两分组态转变为三根混合型分位错组成的三分位错组态。基于此,提出超螺位错的一般分解组态,允许分位错Burgers矢量连续可调,建立了准确预测超位错分解行为的能量最小化判据,证实系统总能量自发优化是决定分解组态随成分变化的基本原则。此外,超螺位错的分解组态和核结构转变是影响其滑移、交滑移行为的关键因素。能量最小化判据能给出核结构转变能垒,因而还可用于评价不同分解组态的交滑移能力。2.探讨了压强对FeAl中<111>超螺位错分解和屈服行为的影响。随压强降低,超螺位错分解组态连续改变,由螺型两分位错组态转变为混合型三分位错组态;同时,核结构非平面特征增强,屈服应力明显升高。高压下,屈服由{112}滑移主导;低压下{110}滑移开动。基于模拟结果,建立了准确预测不同压强下超螺位错分解行为的修正能量最小化判据Ⅰ,提出超螺位错的一般交滑移机制:在螺型两分位错组态中,领头、拖尾超分位错相继交滑移到{112}面,不发生束集;转变成螺型两分位错组态是三分位错组态交滑移的基本机制。考虑剪切应力影响,构建了定量评价不同压强下超螺位错交滑移能力的修正能量最小化判据Ⅱ,该判据有助于深入理解超螺位错在复杂应力下的屈服行为。3.成分对FCC中高熵合金的变形机制和力学性能有重要影响。提出成分优化设计的基本原则:降低FCC相自由能以提高FCC相稳定性,提高剪切模量G以增强屈服强度,降低层错能以促进孪晶开动、提高加工硬化能力和塑性。此外,泊松比v、体弹性模量B与剪切模量G之比（即B/G）可用于评价韧性。对CoCrNi合金,增大Co含量提高剪切模量G;增大Cr含量提高B/G和v;降低Ni含量并增大Co、Cr含量明显降低层错能,因而能促进孪晶开动和提高合金综合力学性能。加入0～10at.%的Al、Cu、Ti、Mo,CoCrFeMnNi合金FCC相稳定性有所降低。当Mo含量为2at.%时,层错能降低,剪切模量G升高,有利于孪晶开动和强塑性能的同步提高。4.CoCrFeMnNi高熵合金密排六方（Hexagonal close-packed,HCP）、FCC 相稳定性转变是孪生倾向随压强增大明显增强的根本原因:高压下HCP相稳定性增强引起层错能降低,促进孪晶通过相邻{111}面上宽层错带重叠或Shockley位错连续发射形核;另外,高压可引发FCC→HCP相变,而孪晶、层错是相变中间组织。但是压强对CoCrNi中熵合金的层错能和孪生倾向影响不大。此外,温度是影响CoCrNi和CoCrFeMnNi中高熵合金孪生倾向和力学性能的重要因素。低温下,两种合金都有很强的孪生倾向;随温度降低,剪切模量G、v和B/G均升高,因而低温变形能显着改善加工硬化能力、塑性、屈服强度和韧性。
殷鹏飞[3]（2020）在《川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究》文中指出页岩气是继煤层气、致密砂岩气之后重要的非常规天然气资源,具有开采寿命长、生产周期长、烃类运移距离较短及含气面积大等特点,是目前重要的清洁能源发展方向。水力压裂是将页岩气从页岩中开采出来的一种成熟有效的方法。为了实现天然气在页岩基质中的高效运移,需要采用水力压裂在页岩中形成复杂裂缝网络,这需要对复杂裂缝形成的机理,包括页岩的岩性、物性、力学性质、脆性特征以及水力裂缝扩展延伸机制等方面进行深入系统的研究。本文以四川盆地南缘长宁页岩气产区的页岩为研究对象,采用室内试验、理论分析和离散元数值模拟的方法对页岩各向异性力学行为、脆性评价、渗透特性以及水力裂缝扩展机理等相关课题展开了具体研究。主要研究内容和结论如下:（1）对采集于四川长宁页岩气产区的黑色页岩进行了物理及微观特性分析,通过对不同层理倾角页岩开展常规三轴压缩试验、巴西劈裂试验、三轴循环加卸载试验和卸围压试验,分析了页岩在不同应力加载路径下的强度变形特征,揭示了页岩各向异性破坏行为机理,并提出了一种新的预测层状岩石巴西劈裂破坏行为的准则,该破坏准则能很好地描述含层理结构岩石在不同加载倾角下的破坏特征。（2）基于页岩试样室内试验结果,采用多种脆性评价方法对页岩试样的脆性特征进行了分析研究,并以此为基础,提出了两种新的分别基于应力-应变曲线峰后特征和能量平衡特征的脆性评价指数,新指数能清晰地反映页岩试样在不同层理倾角和不同围压下的脆性变化规律,并以此揭示了页岩脆性程度与其破坏模式之间的定性关系。（3）对不同层理倾角的完整页岩试样和含裂隙面的页岩试样进行了渗透率试验研究,得到的两组页岩渗透率随有效应力增大呈指数函数减小。进一步地,基于理论分析描述了流体在含层理或夹层结构层状岩石中的流动规律,揭示了影响页岩等效渗透率的主控因素,以此建立了能描述岩石渗透率各向异性特征的理论模型,推导了能描述含裂隙面页岩等效渗透率与裂隙面渗透率之间关系的表达式,分别建立了含裂隙面页岩等效渗透率和裂隙面渗透率与有效应力之间的关系。（4）基于室内试验结果进行了PFC2D细观参数分析和标定,建立了页岩数值模型,开展了页岩各向异性力学特性的模拟研究,从细观层面揭示了页岩在不同应力加载路径下的变形破坏机理。进一步地,基于改进的PFC2D流-固耦合算法,开展了页岩水力压裂裂缝扩展机理与分段压裂数值模拟研究,分析了层理倾角、层理面强度、地应力水平对水力裂缝扩展特征的影响规律,揭示了不同侧压力系数和不同层理倾角下页岩试样中水力裂缝与层理面的相互作用机理,得到了水平井分段压裂中水力裂缝网络在垂直面和水平面内的分布形态,由此提出了设计射孔最优间距的参考方法。该论文有图165幅,表34个,参考文献381篇。
李冲[4]（2020）在《金属矿山特殊岩石本构理论及试验研究》文中认为岩石作为一种天然形成的地质材料,广泛的应用于日常生产生活中;岩石力学理论的研究是地下工程、隧道工程以及土木建筑等设计和施工的重要依据,也是岩石力学性能开发与应用的重要理论支撑。本文以金属矿山特殊岩石为研究对象,展开了系统的力学试验研究;在试验成果的基础上,构建了特殊岩石的本构模型,提出了适合岩石强度特点的幂函数型经验准则,对同类脆性岩石有很好的实用意义。本文的研究内容与成果归结为以下三部分:（1）对标准岩样进行抗拉、单轴和三轴试验,获取岩样基本力学参数;经分析变形曲线和强度特征得出:岩样密度影响其抗拉强度,随着围压增大,相应地岩样强度、弹性模量和泊松比也增大;岩样各阶段强度、峰值应变均与围压成正比例关系,峰后变形模量与围压成幂函数关系;通过对比得出岩样抗剪参数在峰值时最为准确,粘聚力为6.63MPa,摩擦角为44.59°;岩样内部矿物成分改变了其强度和承载力,单轴下岩样呈张拉-剪切破坏,三轴下岩样破坏由脆性向延性过渡,内部节理层改变了岩样的破坏模式。（2）系统介绍了弹性与塑性本构关系在应力空间中的表述,塑性本构关系在应力空间中的表述可以分为屈服面和屈服准则、加卸载和流动准则;指出了应力空间中本构关系更适用于强化材料的不足,应变空间的表述更能直观的反应材料力学性质。结合千枚岩的变形特点,构建了千枚岩的弹-塑-软本构模型,阐述了弹-塑-软本构模型在应变空间中的表述;利用Mohr-Coulomb准则并结合试验数据推导出了峰前塑化和峰后软化阶段在应变空间中表述的本构方程。（3）根据千枚岩的试验数据绘制了σ1-σ3关系曲线,通过几种适用于岩石材料的强度准则对试验数据进行拟合,结果表明:Mohr-Coulomb强度准则预测值偏保守,Hoek-Brown强度准则和广义Hoek-Brown强度准则在高围压区的预测值过高,Yoshida经验准则不能预测岩样的拉应力;在此基础上,结合千枚岩的力学特点,提出了适用于脆性岩石的幂函数型经验强度准则,并对金属矿山5组不同岩性岩样进行拟合,得到了良好的效果,具有一定的工程参考价值。
徐莹[5]（2020）在《基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究》文中研究表明极地监测显示,近几十年来全球气候的变化已经导致北极冰面覆盖面积变小,冰层厚度变薄。这一环境变化促进了北极航线的开辟,将使极地的航运活动更加频繁,油气开采活动逐渐增多,因而具有巨大的潜在经济价值。目前为止,夏季的浮冰与冬季的辽阔冰面仍是船舶在极地航行和海上作业的严重威胁,这为极地船舶和海洋结构物的设计与建造提出了新的挑战。此外,极地生态环境极其脆弱,北极航行和油气资源开发一定要在安全的前提下进行,防止海洋污染。对于极地船舶设计,最为关键的一个问题是冰载荷的计算和评估,由此可影响船舶阻力、结构安全和操纵性等多种问题的研究。然而,在船舶与海冰的相互作用中,海冰显现出复杂而多变的物理特性和失效模式,即在不同的船-冰作用场景下,冰载荷来源于不同的海冰失效机制。海冰压溃、海冰断裂是主要的海冰失效方式,其中,压溃主要发生在船舶与冰山的碰撞以及船-冰作用接触区,弯断与劈裂主要发生于船舶在层冰中穿行。本研究采用数值模拟方法,针对船-冰作用中的冰的连续性压缩变形、冰山压溃失效和层冰弯断失效进行机理研究和数值模拟,为计算船体冰载荷和极地船舶设计提供支持。针对海冰的不同变形和失效模式,基于有限元以及扩展有限元方法,提出相应的冰材料模型并编写数值程序,模拟冰的失效现象并预报冰载荷,以及与已有的实验进行对比和验证。具体研究内容和成果如下:（一）针对各向同性海冰建立粘弹塑性冰材料模型,旨在同时模拟海冰的连续性压缩变形和离散性压溃并预报冰载荷。模型包含粘弹性和塑性部分,在粘弹性模型的建立中考虑了应变率、温度、围压和孔隙对冰变形的影响,并给出模型参数取值范围以方便应用。然后结合粘弹性模型与Tsai-Wu屈服准则进一步建立了粘弹塑性冰材料模型,用以模拟海冰压溃。采用中心差分和图形返回算法对粘弹塑性冰模型进行数值程序研制。将模型嵌入LS-DYNA中,通过单个单元测试验证了数值程序的准确性,以应用于后续的数值模拟。（二）采用有限元方法和粘弹性冰模型对冰的连续性压缩变形进行数值模拟。通过模拟冰山冰和淡水冰的恒应变率实验和蠕变实验,通过对比数值模拟结果和实验结果,表明粘弹性模型可以同时预报冰压缩强度和蠕变变形。在恒应变率实验的模拟中,模型能够模拟出应变率、温度、围压和孔隙率对冰压缩强度的影响。模型准确预报冰强度的应用范围为应变率在10-5到1.4?10-2之间,温度范围为-30?C到-5?C,围压范围为5MPa到70MPa。对蠕变实验的模拟结果表明,数值模型可以较好地模拟出冰在不同外力水平下的一级蠕变、二级蠕变以及外力撤去后的蠕变恢复。分析表明冰压缩强度对温度和应变率十分敏感,在低温环境和高应变率的联合作用下,海冰可以达到很高的强度,对船舶安全造成威胁。（三）采用有限元法对冰山碰撞压溃进行数值模拟和冰载荷预报。应用粘弹塑性材料模型结合单元删除法模拟Pond Inlet冰山压痕实验。网格敏感性分析表明,数值计算所得压溃冰载荷波动程度对网格尺寸比较敏感,载荷均值则对网格尺寸相对不敏感。将数值模拟所得的冰载荷和压力-面积曲线与实验结果进行对比,验证了数值方法对压溃冰载荷预报的有效性和准确性。模型能够模拟出合理的冰内应力分布,并且发现应力状态与冰山内微裂纹等损伤和宏观裂纹的分布有关。开展球形冰山和刚性平板的碰撞模拟,计算结果表明数值模拟的压力-面积曲线与经验数据吻合良好。最后分析了冰山和结构形状对冰压溃与冰载荷的影响,结果表明在相同的名义接触面积下,刚性压头压入冰内的冰载荷与平整结构撞击球形冰山的冰载荷相近,但前者接触区的冰产生更高的塑性变形。（四）采用扩展有限元法结合内聚力模型对登陆艇艇艏与层冰碰撞进行了数值模拟,研究层冰裂纹的萌生和扩展过程以及冰载荷。为了提高数值模拟的准确性,考虑层冰内部的柱状晶粒结构,采用横观各向同性的弹性冰材料模型和横观各向同性的Tsai-Wu裂纹初始准则。通过对数值模型的网格敏感性分析以及与实验结果的比对,验证了数值结果的有效性。计算结果表明,数值模型能够很好地模拟出层冰的两种断裂模式,弯断与劈裂。研究了裂纹的初始和扩展路径,发现弯断裂纹从层冰上表面中线处出现,沿着弧线向自由边缘扩展;劈裂裂纹在层冰底面中线靠近自由边缘处初始,沿辐射方向扩展,并且裂纹的初始与拉伸静水应力密切相关。最后分析了碰撞速度和艇艏倾角对层冰断裂模式、冰载荷以及弯断裂纹尺寸的影响。结果表明,碰撞速度的升高以及艇艏倾角的增大使得层冰倾向于发生弯断失效;反之,层冰更倾向于出现劈裂裂纹。同时,碰撞速度的升高使弯断冰载荷升高,断冰尺寸减小;艇艏倾角的增大则使层冰弯断冰载荷与断冰尺寸都呈减小趋势。综上所述,本文根据船-冰作用的常见场景,针对两种主要的海冰失效模式和冰载荷控制机制:压溃和断裂,进行数值研究。针对不同海冰失效的特点,提出了有效的数值方法和海冰材料模型,能够对船-冰作用中的冰山压溃和层冰弯断与劈裂进行数值模拟,同时准确地预报冰载荷。论文的研究成果,对于更全面和深入地认知海冰破坏机制、船-冰作用机理以及冰载荷作用机制具有重要的意义,能够为极地船舶和结构物的设计提供理论支撑。
王永鑫[6]（2020）在《基于大型真三轴试验的粗粒土力学特性研究》文中认为粗粒土作为持力层或填筑材料在工程中的应用越来越多。粗粒土的许多性质与砂相似,却又有很大区别。首先,粗粒土的粒径和级配区间远大于砂土,因此对试验设备提出了更高的要求;另外,颗粒破碎是粗粒土区别于其它岩土材料的重要特征,为了更好地揭示粗粒土的工程性质,有必要利用大型真三轴试验仪,研究粗粒土颗粒破碎及强度和变形的影响。在西安理工大学已经开发的小型真三轴仪的基础上,进一步自主研发了试样尺寸为300 mm?300 mm?600 mm,竖向刚性、水平面内正交两向柔性的大型真三轴伺服加载机构。克服了仪器尺寸增大带来的三向加载干扰问题,采用PID闭合控制算法优化了自动控制系统的稳定性问题。本文利用大型真三轴仪进行了一系列不同围压和不同中主应力条件的剪切试验,研究了粗粒土的卸载回弹特性、应力交叉性、剪胀性以及抗剪强度特性等,并通过颗粒筛分试验揭示了颗粒破碎对粗粒土抗剪强度的影响,最终在临界状态理论框架下建立了考虑颗粒破碎的弹塑性本构模型。本文主要取得以下研究成果:（1）建立了以小主应力和球应力为变量的粗粒土回弹模量预估模型,当其中一个变量保持不变时,回弹模量随另一变量呈非线性变化,在双对数坐标系上为线性关系。揭示了粗粒土真三轴应力条件下的卸荷特性,以及应力路径和材料响应对粗粒土回弹变形特性的影响。（2）剪胀关系中剪胀因子开始于一个很高的正值,随着应力比的增加而迅速减小,最终处于剪胀状态。在同一中主应力条件下,随着球应力的增大,相变状态特征点对应的应力比增大,达到破坏应力比时的剪胀性减弱,说明球应力越大,对剪胀变形的抑制趋势越明显。在同一球应力下,不同中主应力状态下的破坏应力比随特定试验而变化,随着中主应力系数的增大,剪胀趋势也增大。（3）真三轴应力状态下,粗粒土的抗剪强度特性表现为非线性,在子午面上符合幂函数关系曲线,内摩擦角随球应力增大而减小。（4）荷载作用下粒状岩土材料的颗粒破碎改变了颗粒组构,从而影响其力学特性。阐述了颗粒产生不同破碎形态的微观机理,揭示了颗粒破碎是粗粒土抗剪强度非线性变化的重要影响因素。颗粒发生破碎后,粒间应力重新分布,颗粒重新排列产生的变形为不可恢复变形,颗粒破碎情况越严重,抗剪强度非线性变化越明显。（5）基于粗粒土大型真三轴试验的研究,揭示了颗粒破碎对粗粒土的剪胀性和抗剪强度的影响,颗粒破碎不仅影响剪胀方程,还影响强度包线、硬化准则或硬化参数。因此,基于临界状态概念和塑性理论,通过运用非关联流动的运动型屈服函数,建立了考虑颗粒破碎的粗粒土弹塑性本构模型。该模型采用了与修正剑桥模型相类似的椭圆塑性势面,与其不同的是引入了相变状态应力比和颗粒破碎参数的概念,同时考虑了材料的剪胀性和颗粒可碎性。（6）在当前的模型中,p–q平面分为两个不同的区域。低于相变状态应力比（Mc）的应力状态都会产生塑性体积收缩,而高于Mc值的应力状态会诱发塑性体积膨胀。在现有模型中,颗粒破碎对塑性剪切变形和体积应变的影响被适当地考虑在内,通过10个模型参数描述了粗粒土的整体弹塑性行为。根据真三轴试验结果验证了模型的合理性,结果表明,该模型能准确评估粒状可破碎粗粒土的应力应变、剪胀和颗粒破碎影响,且模型参数物理意义明确,可以为工程设计和施工提供有价值的参考。
折海成[7]（2020）在《页岩井壁多因素扰动细观损伤特性及稳定性研究》文中进行了进一步梳理页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。我国页岩气储量丰富,居全球第一,有必要加大页岩气的勘探开发力度。但是,页岩地层在钻井过程中频繁发生井壁失稳、井下故障和复杂,严重影响了页岩气勘探开发。引发页岩地层井壁失稳因素包括复杂的井壁围岩地质环境和应力状态以及页岩层理/裂缝十分发育,还包括钻井施工过程对井壁围岩产生如开挖应力卸荷、地层热交换、页岩水化和钻井施工动力等多方面扰动。本文以涪陵气田焦石坝地区龙马溪组地层为例,综合运用分析测试、仿真计算、模拟实验、理论分析等手段,考察了龙马溪组页岩试样矿物成分、岩心岩貌和层理结构对页岩力学性能的影响;研究了页岩气井钻井施工过程中扰动因素如何引起井壁应力状态变化和岩石力学强度劣化,明确了试样表面和内部孔隙和裂缝的发育与扩展演化规律;建立了页岩扰动统计损伤模型和损伤本构模型,及井壁围岩抗剪和抗拉破坏准则,可以预测井壁围岩的坍塌压力和破裂压力,为石油企业提供井壁失稳预警,实现钻井全周期内安全平稳的钻进提供理论指导。取得的主要研究成果如下:（1）通过采用扫描电镜、图像数字化分析软件和核磁共振等现代微细观测试技术,提出了一种按照dmax/dmin比值分类考察试样表面孔隙和裂缝演化扩展发育和以T2能谱与孔径分类考察试样内部孔隙和裂缝演化扩展发育的损伤定量化方法,并利用T2能谱信号强度推导出试样孔隙率计算公式。并将系统研究了钻进施工过程中动力冲击扰动、应力卸荷扰动、地温传递扰动和页岩水化扰动后的页岩试样表面和内部微细观孔隙和裂缝的损伤演化特性,可以揭示页岩受各种扰动微细观损伤的深层机理。（2）通过理论分析、力学推导和计算仿真的方法,分别分析了由机械钻井破岩、钻柱振动碰摩、地层应力卸荷、地层温度热传递和页岩水化等因素扰动下的井壁上的附加应力场分布规律。并结合室内模拟试验,考察动力冲击扰动、应力卸荷扰动、热传递扰动和页岩水化扰动后的试样表面和内部不同类型的孔隙和裂缝所占比例变化规律,研究试样微细观孔隙和裂缝的发育与扩展演化规律,揭示了各种扰动损伤宏观力学机理:动力冲击扰动损伤属于动剪切力扰动,损伤演化行为是以中、大优势孔隙的剪切错动扩展为主;应力卸荷扰动损伤是属于静剪切力扰动,损伤演化行为也是以中、大优势孔隙的剪切错动扩展为主,且具有扰动集聚区;热传递扰动损伤是属于体缩拉伸致裂,产生张拉裂痕为主,损伤演化行为是以整体微、中、大孔隙都有扩展发育,没有优势孔隙和局部化效应;页岩水化扰动损伤属于体积膨胀挤拉致裂,损伤演化行为是以微小孔隙发育和扩径为主。（3）基于各因素扰动后页岩试样体变和力学性质的劣化响应,采用连续损伤理论和强度统计理论相结合,以体积膨胀率作为考察变量,建立了页岩各因素扰动统计损伤模型。在某一种因素扰动作用后,再通过三轴压缩试验继续讨论页岩加荷作用下的损伤劣化规律,本文以动力扰动和加荷下岩石的总损伤变量代入到损伤本构方程,建立了基于Drucker-Prager损伤准则的页岩动力扰动-加荷耦合统计损伤模型和统计损伤本构模型。（4）将地层影响因子和总扰动损伤变量代入Mohr-Coulomb强度准则和抗拉强度准则,建立了考虑多因素扰动损伤井壁围岩抗剪切破坏准则和抗拉破坏准则,可以确定井壁围岩的坍塌压力、破裂压力计算模型,以及井壁失稳预警系统,为石油企业技术应用提供理论指导。
曾一凡[8]（2020）在《双曲型不锈钢管铅阻尼器抗震性能研究》文中研究指明为进一步提高钢管铅阻尼器的延性性能,改善其耐腐蚀性和耐久性,拓广其适用范围,提出本文研究对象——双曲型不锈钢管铅阻尼器。阐述了其构造、原理与特点,采用ABAQUS有限元分析与低周往复试验相结合的方法对其构造及性能展开研究,主要工作内容与结论如下:（1）归纳比较不锈钢材料的应力-应变模型,确定本文选用的不锈钢类型及其本构模型,采用选定的本构模型进行ABAQUS有限元分析,对比双曲型不锈钢管铅阻尼器与普通钢管铅阻尼器的力学性能。结果表明当阻尼器初始屈服承载力相等时,双曲型不锈钢管铅阻尼器在更小的位移下进入较稳定的耗能状态,提供更大的稳定屈服承载力和极限承载能力;（2）通过低周往复试验对双曲型不锈钢管铅阻尼器进行可行性验证,研究其滞回性能、疲劳性能和大变形能力。结果表明双曲型不锈钢管铅阻尼器在小位移下即进入屈服耗能,具有较大的极限变形能力;滞回曲线对称且饱满,骨架曲线对称,可采用三线性力学模型对其滞回特性进行描述;阻尼器在同位移下加载三圈的承载力变化不大,每圈滞回环面积基本相同,具有优异且稳定的耗能能力;在进行滞回性能试验后仍能进行多次的疲劳循环加载,疲劳加载过程中保持稳定的承载能力,滞回耗能稳定;（3）为简化制作工艺,采用ABAQUS有限元分析提出双曲型不锈钢管铅阻尼器的不同端部构造形式。设置反向抛物线形式过渡段的双曲型不锈钢管铅阻尼器称为A类阻尼器,不设置过渡段的称为B类阻尼器。A、B类构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器均具有优异的力学性能,B类构造不仅能实现简化加工工艺的目标,而且可以降低不锈钢和铅芯的用量,提高其经济性。对不同端部构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器进行有限元分析,研究各设计参数对其塑性应变分布及力学性能影响规律,并给出了相应的建议取值。
万策[9]（2020）在《基于松动圈理论的软岩大变形隧道支护技术研究》文中指出随着国家公路、铁路建设的大力发展,需要修建穿越各种复杂地质情况的隧道工程,而在软岩隧道的施工过程中,容易发生大变形、侵限等工程问题,因此有必要进行深入研究软岩隧道的围岩稳定性和支护技术。本文依托成兰铁路某新建隧道,对软岩的力学特性进行分析,在此基础上依托围岩松动圈理论进行围岩稳定性分析。然后依托实际工程进行理论计算,根据计算结果对隧道初期支护参数进行优化。再通过数值模拟计算对比分析参数优化前后围岩的稳定性。最后将参数优化后现场实测得到的结果与理论计算、数值模拟的结果进行对比分析,得到主要结论如下:（1）由千枚岩的物理指标测试可知,隧址区千枚岩的含水率较低,节理发育较强,完整性较差。通过单轴压缩试验过程中的声发射特征曲线可知试件在压密阶段、弹性阶段声发射活动均较少,在试件临近破坏前声发射活动骤增至峰值。同时,基于Kaiser效应可知,原岩处于高地应力状态下,试件的破坏形态以张剪复合型破坏形态为主。（2）常规三轴压缩试验结果表明,试件的峰值强度、残余强度与围压成正比关系,峰后变形特征表现了应变软化现象。峰值应变的数量级达到了10-2,岩石的破坏形式从低围压的张拉-剪切破坏向高围压的剪切破坏过渡,表明了试件在高围压下具有延性破坏的大变形破坏特征。（3）根据强度参数与应变软化参数的关系为中间变量建立了基于统一强度理论的应变软化模型,通过模型拟合的千枚岩在不同围压下的峰后应力-应变曲线与常规三轴试验结果对比,验证了模型的可行性。在此基础上推导了隧道围岩松动圈半径及围岩位移的计算公式。（4）依托实际工程进行理论计算,根据理论计算的松动圈范围进行初期支护参数优化。在此基础上,采用FLAC3D数值模拟软件对参数优化前后的松动圈范围、围岩位移、围岩应力以及锚杆应力进行对比分析。可得,参数优化后的松动圈厚度减小了0.2～0.3m,同时,拱顶沉降、周边收敛分别降低了48.5%和45.4%,围岩最大主应力降低了43.5%,锚杆最大应力降低了28.3%,说明依托松动圈理论的参数优化能及时提供支护阻力,并有效的控制了围岩变形进而增加了围岩的稳定性。（5）通过现场测试得到松动圈厚度及围岩位移,将其结果与理论计算、数值模拟的计算结果进行对比,确定了松动圈范围及围岩位移的变化规律,进一步得到理论计算及数值模拟计算结果与现场实测结果比较接近,验证了基于统一强度理论的应变软化模型对软岩大变形隧道的围岩弹塑性分析具有较好的适用性。
王孝文[10]（2020）在《黏土在被动围压下的棘轮行为实验及本构模型研究》文中研究表明随着我国高速公路的飞速发展,高速公路的行车安全问题越来越受到广泛重视,如何保证路基的长期动力稳定性是贯穿设计、施工和后期养护的关键问题。路基的长期动力稳定性问题主要是指在公路设计生命周期内,在车辆周期性循环动力荷载作用下,路基土发生体积变化和塑性变形累积,进而导致路基的累积附加沉降。当路基附加沉降到一定程度后,将发生地基的动力失稳,发生塌陷等灾害事故。为研究路基土在循环荷载作用下的累积变形规律,以黏土为基础材料,通过人工重塑实验材料,探究在不同被动围压下不同含水率黏土的棘轮行为特征,进而将次加载面理论和修正剑桥模型结合,建立循环塑性本构模型,对黏土在循环压力载荷下的棘轮行为进行模拟,研究结果可为路基累积沉降等问题的分析提供理论指导。论文具体工作总结如下:（1）人工重塑了16%、18%、20%含水率的黏土,利用开发的被动围压夹具开展被动围压下的循环加载实验。结果显示,18%含水率为最佳含水率,此时的棘轮应变演化速率最慢;黏土的棘轮应变与加载的上下限、平均力、力幅值密切相关:棘轮应变随加载下限的增加而减小,随加载上线的增加而增加;棘轮应变随加载平均力和力幅值的增加而增加;在最佳含水率下,随着加载平均力的继续增加,棘轮应变逐渐达到稳定。（2）通过引入次加载面理论建立了循环塑性本构模型框架,对其特有的材料参数c、X、u进行研究发现,随着参数c的增加,循环加载时的滞回环的大小和棘轮应变减小;当参数X增加,棘轮应变随之增加;参数u能够显着影响应力-应变曲线的斜率,斜率大小与u成正比;进而将次加载面理论引入修正剑桥模型之中,建立了黏土循环塑性本构模型。（3）分别利用最近点投影法和切平面法,基于隐式应力积分算法对提出的循环塑性本构模型进行了数值实现,通过与ABAQUS中的修正剑桥模型模拟结果进行对比,验证了两种算法下数值实现的准确性。通过对比发现,需要对屈服函数求偏导的最近点投影法的计算效率和准确性优于切平面法。进而对不同加载工况下的棘轮行为实验进行模拟,发现实验和模拟的结果吻合较好,表明提出的基于次加载面理论的循环塑性本构模型可用于预测黏土的棘轮行为。
二、多强度参数屈服面的各向同性强化规律（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、多强度参数屈服面的各向同性强化规律（论文提纲范文）
（1）复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻土力学特性的试验研究 |
| 1.2.2 强度准则研究 |
| 1.2.3 弹塑性本构理论研究 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 复杂应力路径下的冻土力学试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 冻结根河粉质黏土的力学试验研究 |
| 2.2.1 试验概况 |
| 2.2.2 子午面内应力路径试验的原理和方法 |
| 2.2.3 基于小应变LVDT装置的局部应变测量方法 |
| 2.2.4 不考虑试样体积变化的复杂应力路径试验 |
| 2.2.5 局部应变测量下的复杂应力路径试验 |
| 2.3 冻结兰州粉质黏土的力学试验研究 |
| 2.3.1 试验概况 |
| 2.3.2 各向等压路径的单调加载与加卸载循环试验 |
| 2.3.3 常规三轴压缩路径的单调加载与加卸载循环试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 冻结粉质黏土的强度准则研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 子午面上的强度轨迹 |
| 3.2.1 冻结根河粉质黏土的强度特征 |
| 3.2.2 冻结兰州粉质黏土的强度特征 |
| 3.3 应力路径对强度的影响分析 |
| 3.3.1 初始围压的影响 |
| 3.3.2 应力增量方向角的影响 |
| 3.4 偏平面上的广义强度包线 |
| 3.5 主应力空间中冻结粉质黏土的强度准则 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 冻结粉质黏土的变形行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弹塑性变形解耦原理 |
| 4.3 冻结根河粉质黏土的变形行为 |
| 4.3.1 初始围压对变形特征的影响分析 |
| 4.3.2 应力增量方向角对变形特征的影响分析 |
| 4.4 冻结兰州粉质黏土的变形行为 |
| 4.4.1 围压对变形特征的影响分析 |
| 4.4.2 考虑刚度衰减特性和压硬性影响的弹性变形指标 |
| 4.4.3 塑性变形演化特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 冻结粉质黏土的硬化参量研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本概念 |
| 5.2.1 内变量 |
| 5.2.2 屈服面 |
| 5.2.3 硬化参量 |
| 5.3 弹塑性本构理论基本框架 |
| 5.4 硬化参量选取研究 |
| 5.4.1 常规三轴剪切过程中的塑性应变函数等值线 |
| 5.4.2 硬化参量等值线 |
| 5.4.3 塑性应变增量方向与塑性势 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 主要成果 |
| 6.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）基于广义层错能立方金属塑性变形机制的原子计算模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 B2金属间化合物的塑性变形机制 |
| 1.2.1 晶体结构与基本性质 |
| 1.2.2 塑性变形机制与位错组态 |
| 1.2.3 位错分解组态与交滑移机制 |
| 1.3 FCC中高熵合金的塑性变形机制 |
| 1.3.1 中高熵合金简介 |
| 1.3.2 中高熵合金自由能与相稳定性 |
| 1.3.3 中高熵合金变形机制与力学性能 |
| 1.3.4 相关理论研究现状及发展趋势 |
| 1.4 广义层错能 |
| 1.4.1 广义层错能的概念 |
| 1.4.2 广义层错能的应用与孪生判据 |
| 1.4.3 广义层错能的影响因素 |
| 1.5 研究目的、内容与意义 |
| 第2章 计算模拟方法及基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子静力学和动力学模拟 |
| 2.2.1 基本流程 |
| 2.2.2 分子静力学原理 |
| 2.2.3 分子动力学原理 |
| 2.2.4 原子交互作用的对势 |
| 2.2.5 原子交互作用的多体势 |
| 2.2.6 位错的构建 |
| 2.2.7 边界条件 |
| 2.3 数据分析及缺陷处原子的可视化 |
| 2.3.1 应力计算 |
| 2.3.2 近邻原子分析 |
| 2.3.3 原子能量筛选法 |
| 2.3.4 差分位移方法 |
| 2.4 第一性原理计算 |
| 2.4.1 薛定谔方程与密度泛函理论 |
| 2.4.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.4.3 交换关联泛函 |
| 2.4.4 Exact Muffin-tin orbitals方法 |
| 2.4.5 相干势近似 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 不同B2合金中超螺位错的分解与滑移行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模拟计算模型与势函数构建 |
| 3.2.1 模拟计算模型 |
| 3.2.2 势函数构建 |
| 3.3 模拟结果与分析讨论 |
| 3.3.1 广义层错能判据的失效 |
| 3.3.2 成分对超位错分解组态的影响 |
| 3.3.3 构建超位错分解组态能量最小化判据 |
| 3.3.4 超位错的交滑移行为 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 压强对FeAl中超螺位错分解与滑移的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模拟计算模型 |
| 4.2.1 压强的施加方法 |
| 4.2.2 弹性性能计算模型 |
| 4.2.3 模拟位错演化模型 |
| 4.3 模拟结果与分析讨论 |
| 4.3.1 压强对晶体学性质的影响 |
| 4.3.2 压强对超位错分解的影响 |
| 4.3.3 压强对超位错屈服的影响 |
| 4.3.4 压强下超位错的交滑移机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 成分对中高熵合金孪生和强塑性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法与模型 |
| 5.2.1 成分变化设计思路 |
| 5.2.2 计算超胞与参数设置 |
| 5.2.3 广义层错能 |
| 5.2.4 弹性常数与弹性模量 |
| 5.3 计算结果 |
| 5.3.1 中熵合金晶格常数与相稳定性 |
| 5.3.2 中熵合金的层错能与孪生倾向 |
| 5.3.3 中熵合金的弹性性能 |
| 5.3.4 高熵合金晶格常数与相稳定性 |
| 5.3.5 高熵合金的层错能与孪生倾向 |
| 5.3.6 高熵合金的弹性性能 |
| 5.4 分析与讨论 |
| 5.4.1 成分优化设计原则与关键参数 |
| 5.4.2 中熵合金成分优化设计 |
| 5.4.3 高熵合金合金化设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 压强和温度对中高熵合金孪生倾向的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法与模型 |
| 6.2.1 压强和温度设定 |
| 6.2.2 分子静力学模拟 |
| 6.3 计算结果与分析 |
| 6.3.1 压强对中高熵合金层错能和孪生倾向的影响 |
| 6.3.2 压强对Cu、Ag孪生倾向和位错分解的影响 |
| 6.3.3 压强对中高熵合金相稳定性的影响 |
| 6.3.4 温度对中高熵合金层错能和孪生倾向的影响 |
| 6.3.5 温度对中高熵合金弹性性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
| 作者简历 |
（3）川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究目标与内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 2 页岩的物理及微观特性研究 |
| 2.1 页岩取样 |
| 2.2 试验测试系统 |
| 2.3 页岩物理及微观特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 页岩的强度、变形及破坏特性试验研究 |
| 3.1 页岩常规三轴压缩试验研究 |
| 3.2 页岩巴西劈裂试验研究 |
| 3.3 页岩三轴循环加卸载试验研究 |
| 3.4 页岩三轴卸围压试验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于室内试验的页岩脆性评价方法研究 |
| 4.1 页岩脆性评价的方法 |
| 4.2 基于不同评价方法的页岩脆性特征分析 |
| 4.3 页岩脆性特征与破坏模式的关系讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 完整和含裂隙页岩渗透特性试验研究 |
| 5.1 试验原理和程序 |
| 5.2 完整页岩渗透特性分析 |
| 5.3 裂隙页岩渗透特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 页岩的强度、变形及破坏机理离散元模拟研究 |
| 6.1 PFC2D程序简介 |
| 6.2 页岩数值模型的建立及细观参数标定 |
| 6.3 页岩常规三轴压缩模拟结果分析 |
| 6.4 页岩循环加卸载模拟结果分析 |
| 6.5 页岩卸围压模拟结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 页岩水力裂缝扩展机理及应用研究 |
| 7.1 PFC2D中流-固耦合的实现 |
| 7.2 页岩水力压裂裂缝扩展机理研究 |
| 7.3 页岩储层水平井分段压裂应用研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）金属矿山特殊岩石本构理论及试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 围压下岩石力学特性的国内外研究现状 |
| 1.2.2 岩石本构模型的国内外研究现状 |
| 1.2.3 岩石强度理论的国内外研究现状 |
| 1.3 本构理论中的几个定理 |
| 1.3.1 Drucker公设 |
| 1.3.2 伊留辛公设 |
| 1.3.3 塑性势理论与塑性耦合理论 |
| 1.3.4 塑性势面与屈服面的关系 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 特殊岩石力学特性的试验研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 试验方案 |
| 2.2.1 岩块现场取样 |
| 2.2.2 岩样的制备 |
| 2.3 岩石抗拉强度试验 |
| 2.3.1 试验原理 |
| 2.3.2 岩样密度测定 |
| 2.3.3 试验结果分析 |
| 2.4 单轴压缩试验 |
| 2.4.1 试验原理 |
| 2.4.2 试验步骤 |
| 2.4.3 试验结果分析 |
| 2.5 三轴压缩试验 |
| 2.5.1 试验目的 |
| 2.5.2 试验结果分析 |
| 2.5.3 强度特征分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 特殊岩石材料的本构理论研究 |
| 3.1 岩石塑性变形的概述 |
| 3.2 弹性本构理论的表述 |
| 3.3 塑性本构理论的应力空间表述 |
| 3.3.1 屈服准则和屈服面 |
| 3.3.2 加卸载和流动准则 |
| 3.3.3 本构关系 |
| 3.4 基于试验的特殊岩石本构模型研究 |
| 3.4.1 本构模型的建立 |
| 3.4.2 本构模型在应变空间中的表述 |
| 3.4.3 本构方程的推导 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 特殊岩石的强度准则研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 几种适用于岩石材料的强度准则 |
| 4.2.1 Mohr-Coulomb强度准则 |
| 4.2.2 Drucker-Prager强度准则 |
| 4.2.3 Zienkiewice-Pande准则 |
| 4.2.4 Hoek-Brown经验强度准则 |
| 4.3 特殊岩石强度准则的适用性研究 |
| 4.3.1 特殊岩石的强度特性 |
| 4.3.2 岩石强度准则的拟合结果 |
| 4.4 改进的幂函数型经验准则研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 海冰基本物理与力学特性 |
| 1.2.1 海冰类型 |
| 1.2.2 海冰物理特性 |
| 1.2.3 海冰力学特性 |
| 1.3 船-冰作用冰载荷预报研究的主要挑战 |
| 1.3.1 海冰复杂材料特性 |
| 1.3.2 合理的海冰失效模式 |
| 1.3.3 船-冰作用场景中的冰失效与冰载荷 |
| 1.4 冰与船-冰作用国内外研究现状 |
| 1.4.1 实验研究 |
| 1.4.2 数值模拟 |
| 1.5 本文研究内容与创新点 |
| 1.5.1 主要工作 |
| 1.5.2 本文创新点 |
| 第2章 应用于海冰压溃的非线性粘弹塑性冰材料模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 粘弹性理论与海冰粘弹性行为 |
| 2.2.1 线性粘弹性理论 |
| 2.2.2 海冰非线性粘弹性行为 |
| 2.3 海冰非线性粘弹性材料模型 |
| 2.3.1 基本假设与张量分解 |
| 2.3.2 非线性粘弹性模型 |
| 2.4 海冰非线性粘弹塑性材料模型 |
| 2.4.1 模型屈服准则与失效准则 |
| 2.4.2 非线性粘弹塑性材料模型 |
| 2.5 粘弹塑性模型的数值程序编制 |
| 2.5.1 基于中心差分的三维模型数值实现 |
| 2.5.2 基于半隐式图形返回算法的塑性修正 |
| 2.5.3 模型嵌入LS-DYNA子程序 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于有限元的冰连续性压缩特性数值研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 粘弹性模型数值程序验证 |
| 3.3 冰三轴应力下恒应变率实验的数值模拟 |
| 3.3.1 恒应变率实验描述 |
| 3.3.2 数值模型与参数 |
| 3.3.3 相同温度、不同应变率和围压对冰强度的影响 |
| 3.3.4 相同围压、不同温度和应变率对冰强度的影响 |
| 3.3.5 相同温度、不同孔隙率对冰单轴强度的影响 |
| 3.4 冰三轴应力下蠕变实验的数值模拟 |
| 3.4.1 蠕变实验描述 |
| 3.4.2 数值模型与参数 |
| 3.4.3 数值模拟结果与实验对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于有限元的冰山压溃失效模拟与冰载荷研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 海冰碰撞压溃失效机理 |
| 4.3 粘弹塑性模型数值程序验证 |
| 4.4 压痕实验的数值模拟 |
| 4.4.1 压痕实验描述 |
| 4.4.2 有限元模型与参数 |
| 4.4.3 冰载荷与压力-面积曲线的数值和实验对比 |
| 4.4.4 静水应力、最大主应力与有效塑性应变分析 |
| 4.5 球形冰和刚板的碰撞模拟 |
| 4.5.1 数值模型与参数 |
| 4.5.2 冰载荷与压力-面积曲线分析 |
| 4.5.3 静水应力与有效塑性应变分析 |
| 4.6 压痕实验与球形冰-刚板碰撞对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于扩展有限元法的层冰裂纹模拟方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 扩展有限元法概述 |
| 5.2.1 扩展有限元法基本理论 |
| 5.2.2 内聚力模型的理论基础 |
| 5.2.3 内聚力模型在扩展有限元中的应用 |
| 5.3 层冰断裂问题的扩展有限元模型 |
| 5.3.1 层冰体单元材料模型 |
| 5.3.2 裂纹初始与扩展准则 |
| 5.3.3 船-层冰接触计算方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 应用扩展有限元的层冰碰撞断裂失效模拟与冰载荷研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 层冰断裂失效过程与机理 |
| 6.3 基于扩展有限元的船-层冰碰撞实地测试与数值模型 |
| 6.3.1 登陆艇艇艏与层冰碰撞实地测试 |
| 6.3.2 有限元模型与材料模型参数设置 |
| 6.3.3 网格敏感性研究 |
| 6.4 层冰弯断过程分析 |
| 6.4.1 弯断裂纹的初始与扩展 |
| 6.4.2 弯断冰载荷与层冰变形 |
| 6.4.3 层冰应力分析 |
| 6.5 层冰劈裂过程分析 |
| 6.5.1 劈裂裂纹的初始与扩展 |
| 6.5.2 层冰变形与应力分析 |
| 6.6 弯断裂纹和劈裂裂纹同时出现 |
| 6.7 不同碰撞速度和艇艏倾角对层冰断裂和冰载荷的影响 |
| 6.7.1 不同碰撞角度和速度下的数值模拟与实验对比 |
| 6.7.2 碰撞速度和艇艏倾角对层冰变形与应力的影响 |
| 6.7.3 碰撞速度和艇艏倾角对断裂模式的影响 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）基于大型真三轴试验的粗粒土力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题意义 |
| 1.2 粗粒土静力特性与本构模型的研究 |
| 1.2.1 粗粒土回弹特性研究现状 |
| 1.2.2 粗粒土剪胀性研究现状 |
| 1.2.3 粗粒土抗剪强度研究现状 |
| 1.2.4 粗粒土颗粒破碎性研究现状 |
| 1.2.5 粗粒土本构模型研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 2 刚柔混合型大型真三轴仪研发与改进 |
| 2.0 真三轴仪发展历程 |
| 2.1 大型真三轴仪XAUT-300 仪器介绍 |
| 2.1.1 轴向双向伺服加载系统 |
| 2.1.2 侧向柔性伺服加载系统 |
| 2.1.3 围压隔离平衡装置 |
| 2.1.4 PID闭环控制系统 |
| 2.2 真三轴仪控制程序编写原理 |
| 2.2.1 真三轴仪加载方式及控制原理 |
| 2.2.2 操作控制界面 |
| 2.3 试验操作过程 |
| 2.3.1 试样制备及安装 |
| 2.3.2 试样固结 |
| 2.3.3 试样剪切 |
| 2.4 系统测试与精度验证 |
| 2.4.1 仪器标定 |
| 2.4.2 功能测试 |
| 2.5 小结 |
| 3 真三轴应力状态下粗粒土力学特性研究 |
| 3.1 粗粒料及其物性指标 |
| 3.2 试验方案 |
| 3.2.1 等 b等 σ_3试验 |
| 3.2.2 等b等p试验 |
| 3.3 粗粒土的应力交叉性 |
| 3.4 粗粒土的弹性变形特性 |
| 3.4.1 应力-应变滞回现象 |
| 3.4.2 体积变形特性 |
| 3.4.3 回弹模量应力状态相关性分析 |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 粗粒土的剪胀特性 |
| 3.6 粗粒土的抗剪强度特性 |
| 3.6.1 粗粒土的应力应变特性 |
| 3.6.2 抗剪强度非线性 |
| 3.6.3 真三轴应力条件下粗粒土的强度破坏规律 |
| 3.7 粗粒土的颗粒破碎特性 |
| 4 粗粒土颗粒破碎研究 |
| 4.1 颗粒破碎 |
| 4.1.1 颗粒破碎现象的微观认识 |
| 4.1.2 颗粒破碎因素 |
| 4.2 颗粒破碎分析 |
| 4.2.1 颗粒破碎形态 |
| 4.2.2 破碎引起的颗粒级配变化 |
| 4.2.3 颗粒破碎量化指标 |
| 4.2.4 颗粒破碎对强度包络线影响 |
| 4.2.5 颗粒破碎对剪胀性的影响 |
| 4.3 颗粒破碎能 |
| 4.4 小结 |
| 5 考虑颗粒破碎特性的弹塑性本构模型 |
| 5.1 建立考虑颗粒破碎弹塑性模型的基本思路 |
| 5.1.1 剪胀方程 |
| 5.1.2 颗粒破碎能 |
| 5.2 粗粒土弹塑性本构模型 |
| 5.2.1 临界状态理论 |
| 5.2.2 统一CSSM框架下粗粒土的特征描述 |
| 5.3 本构模型的建立 |
| 5.3.1 屈服函数与塑性势函数 |
| 5.3.2 构建硬化参量 |
| 5.3.3 本构关系 |
| 5.3.4 模型试验验证 |
| 5.3.5 π平面上的相变状态线 |
| 5.4 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（7）页岩井壁多因素扰动细观损伤特性及稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景、选题目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题目的和意义 |
| 1.2 页岩井壁稳定性研究进展 |
| 1.2.1 页岩井壁稳定性力学机理研究 |
| 1.2.2 页岩井壁稳定性力学化学耦合研究 |
| 1.2.3 页岩井壁围岩受钻井施工扰动影响研究 |
| 1.2.4 页岩井壁失稳研究存在的问题 |
| 1.3 扰动状态概念理论研究 |
| 1.3.1 扰动状态概念在岩土工程中的应用 |
| 1.3.2 扰动状态概念理论的优点和缺点 |
| 1.4 细观统计损伤理论研究 |
| 1.5 研究主要内容、技术路线和创新点 |
| 1.5.1 研究的主要内容 |
| 1.5.2 研究思路与技术路线 |
| 1.5.3 论文创新点 |
| 2 页岩地层岩石组构、强度及工程地质特性 |
| 2.1 研究区块地质概况 |
| 2.2 页岩矿物组分和微细观结构分析 |
| 2.2.1 页岩矿物组分分析 |
| 2.2.2 页岩微细观结构特征分析 |
| 2.3 页岩岩石力学强度特性 |
| 2.3.1 页岩硬度和塑性系数测试 |
| 2.3.2 页岩单轴抗压强度测试 |
| 2.3.3 页岩三轴抗压强度测试 |
| 2.3.4 页岩直接剪切试验 |
| 2.3.5 页岩抗拉强度测试 |
| 2.4 研究区块页岩地层工程地质特性 |
| 2.4.1 页岩地层流体物理化学特性 |
| 2.4.2 页岩地层初始地应力及地层压力剖面预测 |
| 2.4.3 页岩地层温度场 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 页岩井壁多因素扰动细观损伤及力学行为研究 |
| 3.1 钻井机械动力作用对井壁围岩扰动分析 |
| 3.1.1 钻头破岩对井壁围岩扰动分析 |
| 3.1.2 钻柱振动对井壁围岩的扰动分析 |
| 3.1.3 页岩动力扰动试验研究 |
| 3.2 钻井应力卸荷对井壁围岩扰动分析 |
| 3.2.1 页岩井壁围岩应力状态分析 |
| 3.2.2 页岩卸荷扰动试验研究 |
| 3.3 钻井液与地层温度传递对井壁围岩扰动分析 |
| 3.3.1 井壁围岩温度场分布 |
| 3.3.2 井壁围岩附加热应力场 |
| 3.3.3 页岩热效应扰动试验研究 |
| 3.4 页岩水化对井壁围岩扰动分析 |
| 3.4.1 钻井液渗流扩散力学机理 |
| 3.4.2 钻井液与井壁围岩的水化作用 |
| 3.4.3 页岩水化动扰动试验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 页岩井壁围岩多因素扰动损伤本构模型研究 |
| 4.1 岩石统计损伤力学的基本理论 |
| 4.1.1 常采用的岩石强度理论 |
| 4.1.2 概率统计理论 |
| 4.2 页岩各因素扰动统计损伤模型研究 |
| 4.2.1 页岩各因素扰动统计损伤模型构建思路 |
| 4.2.2 页岩各因素扰动统计损伤模型建立 |
| 4.3 页岩各因素扰动与加荷耦合统计损伤模型和损伤本构模型研究 |
| 4.3.1 页岩各因素扰动与加荷耦合统计损伤模型建立 |
| 4.3.2 页岩动力冲击扰动与加荷耦合统计损伤本构模型建立 |
| 4.4 页岩多因素扰动耦合统计损伤模型研究 |
| 4.4.1 多因素扰动耦合总损伤变量 |
| 4.4.2 钻井施工多因素扰动耦合总损伤变量建立 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 页岩井壁钻井多因素扰动损伤失稳研究 |
| 5.1 页岩井壁围岩失稳力学机理 |
| 5.1.1 井壁坍塌破坏机理 |
| 5.1.2 井壁破裂破坏机理 |
| 5.2 考虑多因素扰动损伤页岩井壁失稳力学分析 |
| 5.2.1 井壁围岩总应力场分布 |
| 5.2.2 井壁围岩主应力分布 |
| 5.2.3 考虑多因素扰动损伤页岩井壁坍塌压力计算 |
| 5.2.4 考虑多因素扰动损伤页岩井壁破裂压力计算 |
| 5.2.5 页岩井壁失稳预警系统 |
| 5.3 水化损伤井壁失稳周期确定 |
| 5.3.1 页岩水化损伤变量确定 |
| 5.3.2 页岩井壁坍塌周期的确定 |
| 5.3.3 计算程序 |
| 5.3.4 实例分析 |
| 5.4 钻井液强化井壁技术 |
| 5.4.1 钻井液强化井壁机理 |
| 5.4.2 室内试验与配方优选 |
| 5.4.3 现场应用及效果评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果及获得的荣誉 |
| 致谢 |
（8）双曲型不锈钢管铅阻尼器抗震性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1.研究背景 |
| 1.2.不锈钢国内外研究及应用现状 |
| 1.2.1.不锈钢材料 |
| 1.2.2.不锈钢特点 |
| 1.2.3.不锈钢的应用现状 |
| 1.3.钢管铅阻尼器 |
| 1.4.双曲型不锈钢管铅阻尼器的构造 |
| 1.5.研究目的、内容和意义 |
| 1.5.1.研究目的 |
| 1.5.2.研究内容 |
| 1.5.3.研究意义 |
| 第二章 不锈钢力学性能研究 |
| 2.1.不锈钢的应力-应变模型 |
| 2.1.1.Ramberg-Osgood模型 |
| 2.1.2.修正的Ramberg-Osgood模型 |
| 2.1.3.Rasmussen模型 |
| 2.1.4.Quach三阶段模型 |
| 2.2.单调拉伸下不锈钢材料的本构模型对比 |
| 2.3.循环荷载下不锈钢材料的本构关系 |
| 2.4.不锈钢材料的疲劳性能 |
| 2.5.不锈钢抗震性能研究 |
| 2.6.本章小结 |
| 第三章 双曲型不锈钢管铅阻尼器性能分析 |
| 3.1.有限元模型设计 |
| 3.2.有限元模型建立 |
| 3.2.1.单元类型 |
| 3.2.2.网格划分 |
| 3.2.3.材料本构 |
| 3.2.4.接触定义 |
| 3.2.5.边界条件和加载方式 |
| 3.3.滞回性能对比分析 |
| 3.4.塑性应变对比分析 |
| 3.5.双曲型不锈钢铅阻尼器的耗能机理及特点 |
| 3.5.1.耗能机理 |
| 3.5.2.特点 |
| 3.6.本章小结 |
| 第四章 双曲型不锈钢管铅阻尼器性能试验 |
| 4.1.试件设计 |
| 4.2.试件的制作 |
| 4.2.1.工艺流程 |
| 4.2.2.工艺要求 |
| 4.3.试验装置 |
| 4.4.量测方案 |
| 4.5.加载制度 |
| 4.6.滞回性能与力学模型分析 |
| 4.6.1.滞回性能 |
| 4.6.2.骨架曲线及力学模型 |
| 4.7.刚度退化分析 |
| 4.8.疲劳性能分析 |
| 4.9.大变形能力分析 |
| 4.10.试验现象与破坏特征 |
| 4.11.本章小结 |
| 第五章 不同端部构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器力学性能分析 |
| 5.1.不同端部构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器对比分析 |
| 5.1.1.有限元模型设计 |
| 5.1.2.滞回性能对比 |
| 5.1.3.塑性应变对比分析 |
| 5.2.设计参数对A类阻尼器力学性能的影响 |
| 5.2.1.削弱比 |
| 5.2.2.高径比 |
| 5.2.3.厚径比 |
| 5.2.4.过渡与耗能段高度比 |
| 5.2.5.过渡与连接段厚度比 |
| 5.2.6.过渡与连接段高度比 |
| 5.2.7.端板凹槽深度 |
| 5.3.设计参数对B类阻尼器力学性能的影响 |
| 5.3.1.削弱比 |
| 5.3.2.耗能段与连接段高度比 |
| 5.3.3.高径比 |
| 5.4.本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1.结论 |
| 6.2.展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）基于松动圈理论的软岩大变形隧道支护技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道围岩松动圈理论研究现状 |
| 1.2.2 软岩大变形隧道支护技术研究现状 |
| 1.3 研究内容及研究方法 |
| 2 软岩力学特性研究 |
| 2.1 软岩及围岩大变形的定义 |
| 2.1.1 软岩的定义 |
| 2.1.2 围岩大变形的定义 |
| 2.2 软岩室内试验研究 |
| 2.2.1 试件制备 |
| 2.2.2 物理指标测试 |
| 2.2.3 单轴压缩及声发射特征试验研究 |
| 2.2.4 常规三轴压缩试验研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 围岩松动圈理论及锚杆控制技术 |
| 3.1 围岩松动圈理论 |
| 3.1.1 围岩松动圈简述 |
| 3.1.2 围岩松动圈分析的强度准则确定及验证 |
| 3.1.3 围岩松动圈理论分析 |
| 3.2 基于松动圈理论的锚杆支护控制技术 |
| 3.2.1 锚杆选型 |
| 3.2.2 基于松动圈理论的锚杆参数设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 工程应用研究 |
| 4.1 工程概况 |
| 4.1.1 工程地质条件 |
| 4.1.2 设计参数及宏观变形特征 |
| 4.2 隧道围岩的松动圈理论计算及支护参数优化 |
| 4.2.1 隧道围岩的松动圈理论计算 |
| 4.2.2 锚杆支护参数优化 |
| 4.3 数值模拟研究 |
| 4.3.1 数值模拟模型 |
| 4.3.2 数值模拟结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 现场测试与分析 |
| 5.1 围岩松动圈测试 |
| 5.1.1 测试方法及原理 |
| 5.1.2 松动圈测试方案及结果分析 |
| 5.2 监控量测 |
| 5.2.1 监控量测方法及内容 |
| 5.2.2 监控量测结果分析 |
| 5.3 对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（10）黏土在被动围压下的棘轮行为实验及本构模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 黏土循环压缩变形实验研究现状 |
| 1.2.2 黏土循环塑性本构模型研究现状 |
| 1.3 已有研究工作的不足 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第2章 黏土在被动围压下的棘轮行为实验研究 |
| 2.1 实验设备及实验过程 |
| 2.1.1 实验土样制备 |
| 2.1.2 被动围压夹具设计及实验设备 |
| 2.1.3 实验过程 |
| 2.2 不同含水率的影响 |
| 2.3 不同加载力的影响 |
| 2.3.1 加载下限的影响 |
| 2.3.2 加载上限的影响 |
| 2.3.3 平均加载力的影响 |
| 2.3.4 加载力幅值的影响 |
| 2.4 不同加载顺序的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于次加载面理论的黏土循环塑性本构模型 |
| 3.1 修正剑桥模型 |
| 3.2 次加载面循环塑性理论 |
| 3.2.1 次加载面理论基本假设 |
| 3.2.2 次加载面模型参数分析 |
| 3.3 基于次加载面理论的黏土循环塑性本构模型 |
| 3.3.1 基本假设 |
| 3.3.2 循环塑性本构模型的本构方程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 黏土循环塑性本构模型数值实现 |
| 4.1 隐式应力积分 |
| 4.1.1 弹性预测 |
| 4.1.2 最近点投影法 |
| 4.1.3 切平面投影法 |
| 4.1.4 模型验证 |
| 4.2 黏土棘轮行为模拟 |
| 4.2.1 实验模型及边界条件 |
| 4.2.2 材料参数确定 |
| 4.2.3 实验模拟 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表论文论着及参与的科研项目 |
四、多强度参数屈服面的各向同性强化规律（论文参考文献）
- [1]复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究[D]. 王宝萱. 内蒙古大学, 2021(12)
- [2]基于广义层错能立方金属塑性变形机制的原子计算模拟[D]. 闫婧欣. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]川南龙马溪组页岩力学特性及水力压裂机理研究[D]. 殷鹏飞. 中国矿业大学, 2020
- [4]金属矿山特殊岩石本构理论及试验研究[D]. 李冲. 河北工程大学, 2020(04)
- [5]基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究[D]. 徐莹. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]基于大型真三轴试验的粗粒土力学特性研究[D]. 王永鑫. 西安理工大学, 2020(01)
- [7]页岩井壁多因素扰动细观损伤特性及稳定性研究[D]. 折海成. 西安理工大学, 2020(01)
- [8]双曲型不锈钢管铅阻尼器抗震性能研究[D]. 曾一凡. 广州大学, 2020(02)
- [9]基于松动圈理论的软岩大变形隧道支护技术研究[D]. 万策. 西安工业大学, 2020(02)
- [10]黏土在被动围压下的棘轮行为实验及本构模型研究[D]. 王孝文. 西南交通大学, 2020(07)