《準脆性材料破裂問題的機率損傷途徑研究》是依託清華大學，由張明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：準脆性材料破裂問題的機率損傷途徑研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張明
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用統計損傷途徑研究準脆性材料破裂問題，反映材料特點如體積變化、應變軟硬化和破壞後殘餘強度等，具有重要意義。本項目首先通過準脆性材料三軸實驗，探討其損傷機理及應變軟硬化規律，針對基於應變等價性假設的不足，建立能反映體積變化及損傷後具有殘餘強度的材料損傷模型；接著在探討損傷閾值影響及材料微元強度度量方法基礎上，根據極值統計理論提出微元強度隨機分布確定方法，建立反映軟硬化變形全過程的統計損傷演化方程，進而建立應變軟硬化損傷統計本構模型，並提出損傷統計本構模型參數的最佳化反演分析方法，從而建立能反映複雜應力狀態下材料軟硬化變形全過程的模擬方法；最後通過探討材料應力應變曲線的變化規律，分別建立準脆性材料應變軟硬化規律及其轉化的條件和強度準則確定的新方法，完善準脆性材料現有本構模型和強度準則。作為套用，利用建立的統計損傷本構模型，對準脆性材料破裂過程的聲發射、失穩災變以及尺寸效應進行理論和數值分析。
結題摘要
項目圍繞岩石、混凝土等準脆性材料在受力過程中呈現出的體積變化、應變軟化和硬化、破壞後的殘餘強度等力學行為，利用機率統計途徑對整個受力包括破裂過程進行研究。完成的主要工作包括：顆粒材料中粒子的力和位置的相關關係研究、基於三軸壓縮試驗的岩石統計損傷本構模型研究、層狀鹽岩蠕變及其儲庫穩定性研究、材料破壞後的堆積分選研究、準脆性材料機率統計方法研究等。在顆粒材料力和位置的相關關係的研究中，引入粒子間的力-力相關函式和位置-位置相關函式，研究它們隨著材料巨觀變形的變化，得出顆粒材料雙軸壓縮時力網的演化過程，材料系統內的接觸力受試件巨觀體積和邊界條件的影響，有助於解釋材料破裂過程的微觀機理。通過對準脆性材料統計損傷本構模型的嚴格數學意義的探討，給出了一般形式的統計損傷本構方程，並按照D-P準則和M-C準則給出了具體的方程形式及參數確定方法，詳細討論了統計損傷本構方程的適用性，給出了估計初始損傷的方法，分別針對真實應力-應變狀態和試驗應力-應變狀態建立統計損傷本構方程，強化模型的物理概念。我們進行了準脆性材料破裂之後的堆積分選試驗研究，試驗表明粒徑較大的顆粒有向表層運動的趨勢，而粒徑較小的顆粒有向底層運動的趨勢，在試驗中利用固相分數和分選係數來刻畫堆積體的堆積特點和分選性質。準脆性材料在長期荷載作用下的蠕變性質也得到了研究，並用於數值模擬計算鹽穴隨外荷載和間距的變化發生的體積改變。在對準脆性材料破裂過程的研究中，對其外加的可變荷載也進行了研究，豐富了機率統計方法，極大地方便了實際套用。
