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国家自然科学基金(11172172)

作品数:11 被引量:17H指数:2
相关作者:张振南葛修润姚远王德咏邱一平更多>>
相关机构:上海交通大学上海大学中国科学院武汉岩土力学研究所更多>>
发文基金:国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
相关领域:建筑科学理学机械工程更多>>

文献类型

  • 11篇中文期刊文章

领域

  • 7篇建筑科学
  • 3篇理学
  • 1篇机械工程

主题

  • 6篇数值模拟
  • 6篇值模拟
  • 3篇岩石
  • 3篇节理
  • 2篇多裂纹
  • 2篇岩体
  • 2篇细观
  • 2篇细观结构
  • 2篇节理岩体
  • 2篇本构
  • 2篇本构模型
  • 1篇断裂能
  • 1篇多尺度
  • 1篇岩石爆破
  • 1篇岩石力学
  • 1篇元胞
  • 1篇土结构
  • 1篇中主应力
  • 1篇主应力
  • 1篇黏结

机构

  • 10篇上海交通大学
  • 2篇上海大学
  • 2篇中国科学院武...

作者

  • 10篇张振南
  • 7篇葛修润
  • 2篇王德咏
  • 2篇姚远
  • 1篇徐金明
  • 1篇郑宏
  • 1篇戚靖骅
  • 1篇邱一平
  • 1篇杨帆
  • 1篇陈亚雄

传媒

  • 2篇岩石力学与工...
  • 2篇上海交通大学...
  • 2篇岩土力学
  • 1篇低温建筑技术
  • 1篇工程力学
  • 1篇上海大学学报...
  • 1篇Scienc...
  • 1篇中国科学:技...

年份

  • 3篇2016
  • 2篇2014
  • 3篇2013
  • 3篇2012
11 条 记 录,以下是 1-10
排序方式:
基于相关键元胞的岩石爆破断裂数值模拟被引量:2
2016年
为研究爆破荷载作用下岩石动态断裂过程,采用相关键元胞(Correlated Lattice Bond Cell,CLBC)模型对岩石进行力学建模,提出了一种适用于岩石动态断裂过程的键势函数,该势函数同时反映了岩石的可压缩性、裂尖材料超弹性及弹脆性特征,发展了一种爆破荷载施加方法.结果表明:该方法能够再现爆破荷载作用下的动态裂纹扩展过程及其基本特征;地应力对爆生裂纹扩展方向具有较强的影响,裂纹总是倾向于沿最大地应力方向扩展;为爆破荷载作用下的岩石动态断裂模拟提供了一种简单可行的方法.
姚远张振南葛修润
关键词:岩石爆破数值模拟
一种新的岩石多尺度本构模型:增强虚内键模型及其应用被引量:2
2012年
在细观结构基础之上,应用增强虚内键(augmented virtual internal bond,AVIB)模型对岩石进行本构建模,得出岩石宏观本构方程,从而对岩石断裂行为进行模拟。AVIB模型是在虚内键(VIB)理论基础上发展起来的一种新型多尺度本构模型。它在微观层面上将固体材料视为由随机分布的材料颗粒组成,颗粒之间的相互作用由Xu-Needleman势函数描述,基于Cauchy-Born规则,在超弹理论框架内直接由微观作用势导出宏观本构方程。由于在AVIB本构方程中已包含了微观虚内键断裂机制,因而它在模拟岩石宏观断裂过程中无需额外的断裂准则,AVIB模型可以将宏观复杂三维断裂问题溯源到微观一维虚内键断裂问题,这些特点为岩石断裂破坏分析提供了很大的方便,为岩石多尺度本构建模和断裂模拟提供一种新的理论和方法。
张振南葛修润
关键词:岩石力学本构模型细观结构
基于拓展虚内键本构模型的多裂纹混凝土结构破坏分析
2014年
拓展虚内键(Augmented virtual internal bond,AVIB)是基于虚内键理论的一种多尺度本构模型,它同时考虑了微观虚内键的法向和切向变形,应用Xu-Needleman势函数描述虚内键,并在微观势函数基础上直接导出了宏观本构方程。由于脆性材料的抗压强度与微元体的应力状态有关,为了反映这种微元应力效应,依据混凝土三轴抗压强度准则定义了应力效应系数,并将其反映到AVIB本构模型中。对于已有裂纹,采用无厚度单元劈裂法进行建模,避免了网格重划分问题和单独设置接触单元问题。结合AVIB模型与无厚度单元劈裂法,对多裂纹混凝土结构的破坏进行了模拟分析。结果表明,预制裂纹的长度不同,导致结构的主裂纹扩展方式不同。模拟所得的结构破坏模式及荷载-主裂纹口张开位移曲线与相关文献报道结果基本一致,表明了该方法的有效性。由于该文所采用的AVIB本构方程中已蕴涵了混凝土断裂能及三轴强度准则,因而在整个断裂模拟过程中,既避免了外部的断裂准则问题,同时又不需要网格重构及附加自由度,提高了计算效率,为大体积混凝土结构的破坏分析提供了一种简单的可行方法。
戚靖骅张振南葛修润
关键词:混凝土本构模型数值模拟
基于单元劈裂法的岩体黏结型结构面数值模拟被引量:1
2013年
节理岩体中富含结构面等不连续体,其中很多结构面之间具有一定黏结强度,在冲击荷载作用下会发生脱结(debond)行为,从而消耗岩体应变能。在该结构面之间的黏结性质在很大程度上决定着岩体的破坏行为,发生脱结后,结构面之间不再具有黏结强度,岩体的力学性能发生弱化。为了对该类结构面进行模拟,在改进的Xu-Needleman势函数基础上推导出结构面单元,并将其嵌入到单元劈裂法中,模拟结构面的开裂过程,当结构面完全脱结后结构面单元就转化为一般节理单元。相应地,在数值实现过程中只是将结构面单元替换为一般节理单元即可。该结构面单元与单元劈裂法相结合,能够有效地模拟节理岩体的破坏过程。
陈亚雄张振南
关键词:节理岩体数值模拟
包含摩尔-库仑准则的单元劈裂法模拟围压下节理扩展被引量:1
2012年
以单元劈裂法作为基本方法,采用摩尔-库仑准则作为单元劈裂准则,探索和发展一种更为简单有效的节理扩展数值模拟方法.由于单元劈裂法是利用三角单元的几何特性构造出的一种特殊三节点节理单元,它可以在原网格划分方案基础上直接对裂纹扩展进行数值模拟.而摩尔-库仑准则是广泛应用于岩土工程材料的破坏准则,可以较为准确地预测岩土材料的破坏行为.因此,将二者结合起来,对节理扩展模拟具有较大优势.为验证本方法的有效性,分别模拟了不同围压下多裂纹岩石材料的破坏过程,并与相应试验结果进行对比分析.结果表明,本方法能再现不同围压下多裂纹扩展、汇合的基本过程和特征,从而说明本方法是有效的。
杨帆张振南
关键词:节理数值模拟围压
冲击荷载下多裂纹混凝土梁破坏模拟
2016年
拓展虚内键(Augmented Virtual Internal Bond,AVIB)是基于虚内键理论的一种多尺度力学模型,采用Xu-Needleman势函数来描述虚内键中的能量势,将脆性材料的断裂问题归结为虚内键能量势的问题,由于势函数中已经包含了材料的微观断裂机理,不需要额外的断裂准则,因此在模拟脆性材料断裂方面具有显著的优势。采用AVIB模型对多裂纹简支梁在冲击荷载作用下裂纹的扩展过程进行了数值模拟,模拟结果表明当冲击点荷载达到最大值时,梁中裂纹开始起裂,对称双裂纹梁形成两条主裂纹并同时向冲击点扩展,梁呈对称破坏模式;非对称双裂纹以及对称多裂纹梁均形成一条主裂纹,并向冲击点扩展,直到梁发生断裂,呈非对称破坏模式。
姚远张振南
关键词:冲击荷载数值模拟
Triangular element partition method with consideration of crack tip被引量:1
2013年
In fracture simulation,how to model the pre-existing cracks and simulate their propagation without remeshing is an important topic.The newly developed triangular element partition method(TEPM)provides an efficient approach to this problem.It firstly meshes the cracked body regardless of the geometry integrity of the interesting object with triangular elements.After the meshing procedure is completed,some elements are intersected by cracks.For the element intersected by a crack,the TEPM takes the element partition technique to incorporate the discontinuity into the numerical model without any interpolation enrichment.By this approach,the TEPM can simulate fracture without mesh modification.In the TEPM,all the cracked elements are treated as the usual partitioned elements in which the crack runs through.The virtual node pairs(the intersection points of crack faces and elements)at the opposite faces of the crack move independently.Their displacements are respectively determined by their neighbor real nodes(nodes formatted in the original mesh scheme)at the same side of the crack.However,among these cracked elements,the element containing a crack tip,referred to as the crack tip element thereafter,behaves differently from those cut through by the crack.Its influence on the singular field at the vicinity of the fracture tip becomes increasingly significant with the element size increasing.In the crack tip element,the virtual node pair at the crack tip move consistently before fracture occurs while the virtual node pair separate and each virtual node moves independently after the fracture propagates.Accordingly,the crack tip element is automatically transformed into the usual partitioned element.In the present paper,the crack tip element is introduced into the TEPM to account for the effect of the crack tip.Validation examples indicate that the present method is almost free from the element size effect.It can reach the same precision as the conventional finite element method under the same meshing scheme.But the TEPM i
ZHANG ZhenNanZHENG HongGE XiuRun
应用单元劈裂法模拟三维内嵌裂纹扩展被引量:2
2012年
对于岩石内嵌裂纹很难通过物理试验进行研究,在应用有限单元法模拟内嵌裂纹扩展时,三维节理面建模、网格划分以及节理扩展后的网格处理一直是难点问题。为简单、高效地分析含有内嵌型不连续面的节理岩体的破坏模式,利用三维单元劈裂法来解决这一问题。单元劈裂法是利用四面体单元的几何性质来构造的一种特殊的四结点节理单元。当有裂纹穿过四面体单元时,位于裂纹两侧的结点可形成3或4个接触点对,由此推导出劈裂单元的刚度矩阵。采用该方法模拟内嵌裂纹扩展时,可以不用考虑节理岩体的几何完整性,而直接对整个岩体进行网格划分。因而一些单元则被内嵌裂纹相切,对于与裂纹相切的单元采用劈裂单元刚度矩阵,而其余单元则采用常规单元刚度矩阵。由此免去了单独设置三维节理单元的麻烦以及为设置节理单元而不断改变网格划分方案的麻烦。这种优势在裂纹数目较多时尤为突出,非常适合节理岩体计算。通过对内嵌椭圆裂纹扩展模拟并与相关物理试验做对比,得出该方法能够再现三维内嵌裂纹扩展的基本特征,说明该方法是有效的。
王德咏张振南葛修润
关键词:数值模拟节理岩体
考虑裂尖点的三角单元劈裂法被引量:2
2013年
在模拟固体断裂,尤其是固体中含有较多初始裂纹时,如何有效地处理裂纹和网格划分是一个关键问题.三角单元劈裂法(TEPM)是处理该问题的一种有效方法.在网格划分时,它可以不用考虑裂纹体的几何完整性而直接对裂纹体进行网格划分,然后通过三角单元劈裂技术直接将裂纹的力学性质反映到数值模型中,为裂纹的数值模拟带来了极大的方便.目前,已有的TEPM虽然已经考虑了劈裂单元的块体变形问题,但还没有考虑裂纹尖点问题,由此所产生的误差将随着单元尺寸的增大而显著增大.为了解决这一问题,通过移动最小二乘法将裂纹尖点的位移与其邻域内实结点位移建立了联系,从而能更精确地再现裂纹周边的位移场.数值分析表明,这种考虑裂尖点的TEPM在不用重新划分网格的基础上与传统有限单元法计算精度基本一致,使TEPM摆脱了单元尺寸的限制.TEPM与扩展有限单元法(XFEM)的主要区别在于,TEPM不用处理位移的非连续性问题,也不用结点富集插值技术(Node enrichment),同时也没有引入额外的自由度,实现过程更为简单.
张振南郑宏葛修润
中主应力对内嵌π平面裂纹扩展行为的影响
2014年
采用简化的增强虚内键(AVIB)本构模型,利用三维单元劈裂法对真三轴作用下内嵌π平面裂纹的扩展过程进行了数值模拟,得到了三维应力下内嵌裂纹的扩展模式和裂纹体强度变化规律.结果表明:在真三轴应力作用下,微裂纹从预置裂纹两侧开始起裂,沿着最大主应力方向扩展,形成一个倾斜的"马蹄形"包裹状裂纹,随着中主应力的增加,"马蹄形"包裹状裂纹逐渐向中主应力方向发生扭转;当中主应力较小时(约小于单轴强度的50%),裂纹体峰值强度随中主应力的增加几乎呈线性增长;当中主应力增至一定值时(约为单轴抗压强度的80%),裂纹体峰值强度达到最大,随后三轴抗压强度随着中主应力的增加而减小.文中的研究结果为高地应力作用下的内嵌平面裂纹扩展规律的分析提供了有意义的参考.
王德咏张振南葛修润
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