张慧梅
- 作品数：105 被引量：822H指数：19
- 供职机构：西安科技大学理学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金陕西省教育厅科研计划项目更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程天文地球理学更多>>
- 不同冲击荷载作用下风积砂混凝土动力学特性及能量耗散规律研究
- 2025年
- 为探讨风积砂混凝土单次及循环冲击荷载作用下动力学特性及能量耗散规律,本文通过分离式霍普金森压杆装置,对风积砂混凝土试件进行动力学试验,探究单次、循环冲击作用下的宏观破坏模式、动力学特性和能量耗散特征。结果表明:单次冲击作用下,随着冲击气压的增大,试件破碎程度越高,块度粒径越小,峰值应力及峰值应变均增大,并表现出明显的应变率相关性,试件强度增大,单位体积吸收能增大,能量吸收率则减小。循环冲击作用下,试件发生破坏所需的冲击次数随冲击气压的增大而减小,恒定气压下,随着冲击次数增加,试件破碎块度由大粒径向中、小粒径过渡,峰值应力正相关,峰值应变负相关,单位体积吸收能及能量吸收率呈总体下降趋势。风积砂影响混凝土抗冲击性能,原因在于其减少孔隙体积及分布,达到消耗冲击能量,减小结构冲击响应的作用。同时,改变了颗粒级配及混凝土密实度,改善了界面过渡区结构,最终达到增强混凝土抗冲击性能的作用。
- 张慧梅王丹陈世官
- 关键词：分离式霍普金森压杆动力学特性能量耗散
- 基于CT-CA的天然裂隙岩石受拉破坏特性研究被引量：2
- 2022年
- 岩石内部存在的裂隙、孔洞等天然损伤对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响,依据细胞自动机理论结合CT无损识别技术实现了含天然裂隙岩石在劈裂条件下裂纹扩展和贯通全过程及其力学性能变化规律的研究。从裂隙砂岩的真实细观结构出发,构建了天然裂隙岩石的数值计算模型,运用CASRock数值计算软件完成了含不同裂隙倾角的砂岩劈裂破坏的数值试验,分析了裂隙倾角对砂岩的力学特性、裂纹扩展过程及能量演化的影响规律。研究表明:(1)天然裂隙砂岩的抗拉强度与裂隙倾角密切相关,随着裂隙倾角的增加,其抗拉强度呈现先减小后增加的趋势;(2)裂隙起裂于天然裂隙尖端,当裂隙倾角0°≤θ<48°时,岩样的破坏是由错开型裂纹引起,裂纹沿着与天然裂隙近垂直方向扩展;当裂隙倾角48°≤θ<94°时,岩样的破坏是由张开型裂纹引起,裂纹沿着与天然裂隙近平行方向扩展;(3)劈裂过程中裂纹尖端应力场存在拉应力区和压应力区,拉应力造成翼裂纹由天然裂隙尖端沿加载端方向萌生扩展,而压应力则引发次生裂纹沿天然裂隙方向扩展;(4)含天然裂隙砂岩劈裂破坏过程能量演化可划分为4个阶段,随裂隙倾角的增大,峰值点处的总能量密度、弹性能密度先缓慢减少再迅速增加,但对岩样耗散能影响不大。
- 黄慧琦杨更社叶万军刘慧申艳军张慧梅张媛
- 关键词：CT图像抗拉强度
- 急斜煤层初次破断后基本顶稳定性分析被引量：16
- 2009年
- 针对急斜煤层水平分段综放开采的特点，将沿倾向初次破断后的基本顶视为三边固支一边自由，受纵横载荷共同作用的斜置矩形板力学模型．应用Kirchhoff薄板理论，考虑中面内力对弯曲的影响，运用能量法得到了顶板挠度的解析表达式．探讨了基本顶的挠曲变形特征，分析了煤层倾角、水平分段高度和基本项厚度对挠曲变形的影响．研究发现：在急斜煤层岩层控制中，煤层倾角存在介于55～65°之间的临界区域，据此可推断在上覆岩层中是否存在“上三带”（危险性离层带）；通过选取合理的水平分段高度，尽可能满足生产的需求，又可有效地控制顶板的变形；顶板厚度大于4m可作为急斜煤层关键层的几何特征．结合新疆六道湾煤矿的具体开采情况，验证了模型和结论的合理性．
- 张嘉凡石平五张慧梅
- 关键词：急斜煤层基本顶稳定性
- 纵横荷载共同作用下斜置矩形板的解析解被引量：1
- 2009年
- 针对3边固支1边自由,受纵横荷载共同作用的斜置矩形板力学模型,充分考虑中面内力对弯曲的影响,确定了相应的荷载势能,将弹性力学边值问题转化为能量原理的形式,得到板的挠度、应力和内力的解析表达式;应用解析式研究了薄板挠曲变形和内力变化规律。研究表明:板的挠曲变形及内力与荷载、板体材料、结构几何特征及倾角有关,并呈现明显的非线性特征。
- 张嘉凡张慧梅王贵荣
- 关键词：解析解
- 冲击荷载作用下煤岩动力特性试验研究被引量：3
- 2020年
- 为研究陕北地区硬质煤岩的动态力学性能,利用应力加载系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对煤岩试件进行了基础的动、静力学特性试验,研究了其破坏机理。结果表明:静载作用下,煤岩试件多为单一裂纹破坏;而动载作用下,破坏形式比较丰富,如低应变率时的劈裂破坏和较高应变率下的压碎破坏;弹性模量与峰值应力的率相关性显著,而峰值应变的率相关性较弱;在动态加载方式下,由于加载速度过快,试件内部孔隙、裂隙、颗粒间距等缺陷闭合压实时间过短,宏观上表现为应力-应变曲线压密段缺失。
- 张嘉凡高壮程树范张慧梅
- 关键词：动态力学性能应变率SHPB破坏形态冲击荷载
- 考虑表面强化或损伤的抗压强度能量平衡尺寸效应模型
- 2025年
- 表面强化或损伤与局部损伤区(或称断裂过程区)会导致准脆性材料名义强度呈现尺寸效应,但是建立考虑这两种因素的模型依旧是尺寸效应研究方向挑战性问题之一.首先深入系统分析引发试样表面强化或损伤的因素,提出能够反映试样表面强化或损伤的尺寸效应模型.在此基础上,通过分析试样表面强化或损伤层与内部区域引发的尺寸效应,结合表面强化或损伤尺寸效应模型和笔者之前提出的能量平衡尺寸效应模型,建立考虑表面强化或损伤的能量平衡尺寸效应模型(EBM-SSD).然后对EBM-SSD进行参数分析.最后应用EBM-SSD预测3种类型尺寸效应试验和模拟数据,并和笔者之前提出的考虑局部损伤区变化的能量平衡尺寸效应模型(EBM-LDZ)预测对比.结果表明:EBM-SSD能体现无尺寸效应、上升尺寸效应、下降尺寸效应和先升后降尺寸效应的原因是,随着试样尺寸变化,强化或损伤的表面层与内部区域叠加作用或互相竞争的结果;EBM-SSD能准确描述上升、下降和先升后降3类尺寸效应试验和模拟数据;除编号5 Pilton砂岩,EBMSSD预测剩余试验和模拟尺寸效应数据的确定系数均大于EBM-LDZ,并且其平均确定系数为0.9729.
- 刘小宇张慧梅杨政李江博
- 关键词：能量平衡抗压强度
- 基于修正系数的岩石本构关系研究被引量：3
- 2019年
- 为对具有原始微元破坏的工程岩石建立更切合实际的本构关系,通过引入修正系数得到原始损伤部分与岩石整体部分的关系,并基于Weibull随机分布和损伤力学理论,在微元破坏符合摩尔-库仑准则的条件下,采用理论推导与试验验证相结合的方法,建立了基于修正系数的岩石损伤本构关系,并以红砂岩常规力学特性试验验证其合理性。结果表明:通过该本构关系获得的理论曲线与试验曲线较为吻合,能够较好的反映岩石变形破坏阶段的特征;受荷过程中,岩石以原始损伤为基准进一步损伤,最终完全破坏;模型参数m和F0的变化均对岩石损伤关系有一定影响,随着F0变化,弹性阶段、峰值应力和相应应变以及最终达到完全破坏时的应变都呈现一致性变化,影响岩石脆延性;随着m变化,弹性阶段及峰值点有所变化但不明显,峰值应力、峰后损伤程度影响较大;随着修正系数γ变化,峰前峰后同一应变对应的应力均发生变化,但γ的取值对理论曲线的发展趋势及峰值点的大小和位置没有影响。
- 袁超张慧梅孟祥振杨更社吴禄源
- 关键词：岩石力学本构模型修正系数
- 考虑节理初始损伤的岩体本构模型被引量：6
- 2021年
- 为反映岩体结构特性及荷载效应对岩体损伤及变形破坏特征的影响,选用D-P准则,考虑节理初始损伤的影响,建立节理岩体多因子耦合损伤模型,并推导模型参数的理论表达式。研究表明:岩体的损伤演化途径对应着岩体结构变化所诱发的力学性状与行为的演变。由于节理宏观缺陷的存在,使岩体性质表现出明显的差异性,当倾角为0°和90°时,岩体的初始损伤值和临界损伤值较小,对应的峰值强度值较大;当倾角为60°时,岩体的初始损伤值和临界损伤值最大,对应的峰值强度值最小。由所建模型的应力-应变曲线与试验得到的曲线具有较好的一致性,说明模型能够较好地描述不同节理状况下岩体的变形破坏过程。
- 张慧梅陈敏覃祥瑞
- 关键词：岩体本构模型
- 冻融条件下岩石动态损伤本构模型
- 2023年
- 为研究冻融岩石在动荷载作用下的损伤破坏特征,基于岩石动态变形破坏全过程,将岩石弹塑性和应变软化特征概化为损伤特性,应变率效应描述为黏滞性,建立冻融条件下岩石的动态损伤本构模型;根据应力-应变曲线峰值点处的几何条件,确定模型参数的理论表达式;理论表征冻融与动荷载损伤的耦合效应,探讨不同冻融次数及应变率下岩石的损伤破坏特性。研究表明:随冻融次数的增加,岩石抗冻系数呈减小趋势;冻融前期,抗冻系数随应变率的增大而降低,但随冻融次数的增加,不同应变率下抗冻系数曲线相继相交,相交后抗冻系数随应变率的增大而增加。岩石动态抗压强度与动弹性模量受冻融和应变率作用的共同影响,但导致的效应相反,且动弹性模量对应变率的敏感性较小。冻融-动荷载的共同作用加剧了岩石的受损程度,其耦合效应又使岩石的受损程度有所减弱。损伤曲线近似“S”型演化,较好地反映了冻融岩石动态变形破坏全过程;应变率相同时,总损伤值随冻融次数的增加而增大,但在变形后期,损伤曲线相交后呈相反规律,表现出明显的塑性特征;冻融次数一定时,总损伤值随应变率的增加而依次减小,表现出应变率强化效应。所构建的损伤本构模型理论曲线与试验曲线吻合良好,表明模型较为合理,能够准确描述冻融条件下岩石的动态变形破坏过程。
- 张慧梅赵洁陈世官申艳军路亚妮刘慧
- 关键词：冻融循环本构模型
- 基于聚类算法的岩石CT图像分割及量化方法被引量：17
- 2016年
- 为研究岩石CT图像分割及量化方法,以识别岩石CT图像中的岩石区、损伤区及背景区为目的,提出了一种聚类算法与数字图像处理技术相结合的方法,该方法根据"物以类聚"的统计原理,按距离相近或相似程度对岩石CT图像中的像素进行标定,从而实现图像分割及量化。结果表明:该方法能够准确地对岩石CT图像中的不同区域进行分割并且实现了对损伤的量化表达;同时,对于结果不确定度影响的初始参数有完全的排异性,从而保证了结果的稳定性;将该算法与阈值分割法进行比较,该算法可避免人为选择阈值导致的误差,从而保证结果的可靠性。
- 张嘉凡张雪娇杨更社刘慧张慧梅
- 关键词：聚类分析阈值分割
