基于CT处理技术的岩石细观破裂过程的分形分析

在单轴压缩条件下,利用CT技术实时观测岩石试样内部微裂纹的萌生、扩展直至贯通的细观破坏过程,通过数字处理技术对得到的CT图像进行阈值分割并利用计盒维数法得到图像裂纹的分形维数,分析外部荷载、裂纹扩展和分形维数之间的关系。结果表明:在单轴压缩条件下,分形维数可以作为岩石材料细观破损程度的定量参数。     

混凝土劈裂实验及裂纹开展过程的数值模拟

通过混凝土劈裂实验和氯离子渗透实验,得到了微裂隙对氯离子渗透性能影响的相关结论。为验证和解释实验现象,采用有限元数值模拟方法模拟混凝土劈裂及裂纹扩展的全过程,探讨裂纹扩展趋势及其分布规律。数值模拟再现了微裂纹萌生、扩展、贯通直至失稳的全过程,其破坏位置、形式均与实验结果一致,验证了数值模拟的可行性;同时,通过对横向位移、微裂纹扩展以及等效应力分布变化过程的模拟分析,验证并解释了试验中的相关结论。可见,数值模拟方法对混凝土耐久性研究具有一定的指导价值。     

裂隙对非贯通裂隙介质强度与变形特性影响的研究

采用类岩石材料水泥砂浆,制作成含有不同裂隙倾角和不同裂隙数目的非贯通裂隙模型试样,在岩石三轴、剪切复合机上进行单轴压缩试验研究,分析非贯通裂隙试件在单轴压缩条件下的破坏方式、变形和强度特性,并建立了其与非贯通裂隙倾角和裂隙数目的关系;加载的同时利用超声波检测仪进行声波测试,分析了其内部裂纹的扩展情况。试验结果表明,裂隙的存在使试件强度显著降低;试件中有无裂隙对其强度的影响明显大于裂隙角度的影响;试件强度一般随裂隙数量的增加而降低,但也与裂隙的位置有关;裂隙角度对强度的影响有随裂隙数量增加而减小的趋势。     

煤岩单轴压缩破坏过程声发射试验研究

声发射技术是监测岩石、煤、混凝土等材料破坏过程裂纹扩展的重要技术手段。通过煤岩试样的单轴压缩声发射试验,监测分析了煤岩试样变形破坏过程中的破坏前兆信息;试验对比分析了声发射、应变、荷载的相关性,分析了试样内部裂纹的扩展至破坏全过程的声发射信息。为深入认识煤岩冲击破坏灾害提供必要的数据。为进一步将声发射技术应用于预测预报煤岩动力灾害、评估岩石混凝土结构稳定性及研究岩石混凝土等材料的破裂过程发生机理提供理论依据。     

弥散型腐蚀管道氢致微裂纹扩展的有限元分析

研究了弥散型缺陷管道氢致微裂纹扩展规律、裂纹扩展速率和裂纹扩展影响因素。利用ANSYS有限元分析软件,模拟了损伤管道微裂纹的扩展过程。结果表明:对于管道的弥散型腐蚀,管道内壁腐蚀最严重,由管道内壁向外腐蚀逐渐减弱。对弥散型腐蚀管道微裂纹扩展的有限元分析,可为腐蚀损伤管道的剩余强度和寿命评价提供技术支持。     

哈弗氏密质骨含单条径向微裂纹问题的奇异积分方程数值解法

研究了在双轴拉伸载荷下哈弗氏密质骨间质骨含单条径向微裂纹的平面应变问题.通过利用奇异积分方程方法,得到了该问题所满足的奇异积分方程组,给出了微裂纹尖端应力强度因子的表达式.数值计算讨论了哈弗氏密质骨的材料和几何参数对微裂纹尖端应力强度因子的影响.数值结果表明软骨单位促进微裂纹扩展,而硬骨单位抑制微裂纹扩展,但这种影响仅局限在骨单位附近.     

氢致微裂纹应力腐蚀损伤管道的寿命预测

管道的断裂损坏常常始于微裂纹,研究微裂纹的形成原因、分布情况、扩展规律、扩展速率和影响因素等对于管道的寿命预测有重要的参考价值。基于损伤力学原理分析了管道应力腐蚀损伤演化模型,根据微裂纹扩张的位能和动能计算式以及能量守恒原理,推导得出氢致微裂纹扩展速率与管道剩余寿命的关系:微裂纹扩展速率与氢压有关,随着氢压的增大而增大。结合实例计算了管输介质H2S和CO2含量对管道剩余寿命的影响规律,结果表明:当管道中同时存在CO2和H2S时,管道腐蚀加剧;当输送压力和其他参数不变时,随着H2S和CO2含量增加,管道剩余寿命逐渐减小。     

应用AE和DIC原位监测含横纹裂纹木构件的裂纹演化规律试验研究

目的含横纹裂纹木构件的缺陷会使其在弯曲载荷下发生横纹断裂,研究含横纹裂纹木构件在载荷作用下微裂纹的萌生和扩展规律,对含横纹裂纹木构件断裂损伤的预判和评估具有重要的意义。方法以杉木为研究对象,基于声发射（AE）技术和数字图像相关法（DIC）对已预制横纹裂纹的木试件三点弯曲损伤过程进行了实时原位监测,采用声发射参数分析法研究了加载过程中微裂纹萌生和失稳扩展的声发射特征,同时结合裂尖区域的应变和位移变化信息分析木试件表面裂纹起裂和扩展的应变特征。结果含预制横纹裂纹木试件的损伤演变过程中的声发射和数字图像测量结果,所反映的微裂纹萌生、扩展规律一致,验证了声发射振铃计数、能量和幅度对裂纹损伤过程的预判。其中声发射振铃计数、能量、幅度可有效预报木试件微裂纹的萌生,木试件表面应变的变化可以有效观测裂纹萌生和扩展区域的演变。结论建立了木材微裂纹萌生、扩展行为与声发射参数和表面应变之间的对应关系,并成功地构建了基于声发射技术和数字图像相关法的原位监测含横纹裂纹木构件裂纹损伤演化的测量和评价体系,试验结果为进一步研究含横纹裂纹木构件裂纹演变行为的损伤机理和原位监测方法提供了参考依据。      

冷却介质对YG8硬质合金热疲劳性能的影响

采用V型缺口试样,研究了YG8硬质合金在10～650 ℃热循环下冷却介质分别为pH=5.2的盐酸溶液、pH=7.4水、pH=8.8的氢氧化钠溶液的热疲劳行为.通过扫描电镜和变焦体显微镜观察疲劳断口形貌和疲劳裂纹形貌,研究热疲劳裂纹形成与扩展机制.结果表明：冷却介质对热疲劳性能影响显著,同样循环次数下在pH=5.2的盐酸中冷却先出现裂纹,且扩展速率较快;pH=8.8的氢氧化钠溶液次之,水(pH=7.4)是三者中抗热疲劳性能最好;在中性介质中,裂纹的扩展方式主要为WC相缺少Co粘结相的粘接作用而不断被剥落产生微孔洞,随着微孔洞尺寸不断变大,相邻的孔洞将相连形成微裂纹,沿WC/Co相界面扩展,在腐蚀介质中,疲劳裂纹形成过程变得十分复杂,扩展方式主要为裂纹穿过腐蚀疲劳坑和通过大尺寸的团聚物扩展.     

高含硫管道氢致开裂的分形效应及扩展速率计算

氢致开裂是高含硫气田集输管网、长输管网管线钢失效的主要模式之一,为明确管道氢致开裂的机理与过程,对其开裂模式进行了研究。对氢质量浓度在金属裂尖扩展过程中的变化规律进行分析,考虑分形效应的影响,对氢致裂纹的动力学模型进行修正,提出了氢致裂纹扩展的直裂纹-剪切带分形模型:在Gerberich对氢致开裂研究的基础上,基于裂尖的氢化作用与裂纹扩展过程中存在的耦合因素,将断裂过程区的形状与裂纹的扩展长度进行结合,构建了氢致开裂裂纹扩展各阶段分形速率的表达式,得到了更为合理的基于分形效应的氢致开裂数学模型。以材质为16Mn和20钢的天然气管道为例,分别计算了母材与焊缝处的氢致裂纹扩展速率,对比得出两种材料抗H2S的性能,研究结果对于高含硫管道材料的选择具有一定指导意义。     

云南景洪与昌宁茶树木材构造特征比较

以云南景洪与昌宁茶树为研究对象,通过宏观特征和微观特征进行比较分析。结果表明,在宏观特征上,景洪茶树心边材区别不明显,木材颜色呈黄褐色,无特殊气味,生长轮不明显;昌宁茶树心材黄褐色,边材部分呈现黑褐色,有淡淡茶香味,生长轮明显。在微观特征上,景洪茶树是散孔材,异形Ⅰ型（直立或方形部分高者可达10个细胞或以上）,横卧细胞内树胶丰富,单管孔、径列管孔（具多角形轮廓）;昌宁茶树是半散孔材,异形Ⅰ型（方形或直立细胞部分高4～6个细胞）,单管孔、径列管孔、弦列管孔（2～3个）;景洪与昌宁茶树在生长轮、导管与管孔、木射线等特征上差别较明显。     

多孔介质的润湿性对聚驱稠油微宏观效率的影响

岩石表面的润湿性影响聚合物微观和宏观驱油效率。采用可视化微观模型和微观照相技术研究了强水湿和油湿多孔介质下聚合物微观驱油效率和驱替机理。分析了束缚水与稠油分别在两种润湿介质下的微观形态和分布对聚合物的吸附、滞留,连续性和非连续性流动,驱替前缘以及洗油效率的影响。微观模型实验结果表明,在水湿环境,地层水趋向分布于岩石骨架表面并在孔壁附近形成较厚的水膜,聚合物趋于附着在孔壁处,在这些区域聚合物的洗油效率较高;在油湿环境,束缚水主要以非连续相分布在孔隙介质中,聚合物溶液发生咬断效应,原油吸附在孔喉处,聚合物只能部分扫除原油,乳液的形成能辅助聚合物溶液驱替油相。聚合物在水湿介质的微观驱油效率明显高于油湿介质。岩心流动实验结果与微观模型分析一致,相同浓度的聚合物溶液在强水湿岩心前缘突破所需的时间长于油湿岩心,突破前缘更规整,水湿岩心和油湿岩心的水驱采出程度分别为21.5%OOIP和15%OOIP。聚合物在油湿岩心的“门槛”黏度较大。聚合物黏度为500 mPa·s时,水驱后水湿岩心和油湿岩心的原油采收率增幅分别为23%OOIP和17%OOIP。     

簕杜鹃花芽分化解剖与形态学研究

以1年生扦插苗‘同安红’簕杜鹃为研究材料,采用常规的石蜡切片法制作花芽的永久性切片,通过光学显微镜观察探究其花芽分化进程,分析其花芽分化特性;同时观察芽体的外部形态特征,记录并分析其形态变化规律,建立外部形态及内部解剖结构之间的相关性。结果表明：‘同安红’花芽分化起始于8月上旬,至9月初结束,10月中下旬达到盛花期;簕杜鹃花芽分化过程可分为未分化期、花序原基形成期、苞片原基形成期、小花原基形成期、萼片原基形成期、花瓣原基形成期、雌雄蕊原基形成期8个时期;花芽分化前期芽体瘦小,外部形态变化不明显,从外观上很难直接判断分化进程,后期分化速度加快,表现出明显的伸长与变宽;簕杜鹃花芽为腋生纯花芽,不同分化阶段之间存在一定的交叉现象,不断地分化发育为完整的复伞形花序。因此,簕杜鹃的花芽分化维持1个月左右,大约经历8个时期,分化前期外观形态变化不明显,不能直观反映其内部的结构变化,后期分化速度加快,芽体变化明显,能够从芽体的外部形态判断花芽分化进程。     

MoSi2添加对再结晶碳化硅(R-SiC)微观结构和体积电阻率的影响

不同的当年投资乘数对于经济增长的作用不同，因此，投资乘数的计算可以准确测量投资对经济增长的促进作用。通过计算湖南城市轨道交通产业投资对湖南当年投资乘数的影响，可以预测未来湖南的投资乘数及其经济增长。通过研究可以发现发展轨道交通产业不仅对湖南经济增长率有着现实贡献，而且能够通过投资乘数变化对总供给函数的影响，来延长发掘该产业对湖南经济增长潜在的未来的贡献。     

油菜钵苗移栽机成穴器外形优化试验研究

为了降低油菜钵苗移栽机成穴器的入土阻力及穴内回土量,根据油菜钵苗移栽的农艺要求,结合垂直入土成穴作业的特点,开展了成穴器外形优化研究。以油菜钵苗移栽机成穴器外形（方锥台形、圆柱台形、正菱台形）、下端尺寸、入土深度为试验因素,利用离散元法对成穴过程进行仿真分析,以成穴器的入土阻力与穴内截面回土系数为指标评价各试验因素对成穴作业质量的影响。仿真结果表明,较优的成穴器外形为圆柱台形,所成孔穴上端尺寸为72 mm,有效深度为43 mm,入土阻力为62.8 N,穴内截面回土系数为0.07。结合物理试验对成穴器作业性能进行验证,结果表明,孔穴上端尺寸、有效深度、入土阻力和穴内截面回土系数的试验结果与仿真结果之间的误差平均值分别为5.7%、6.9%、5.3%、22.2%。结果表明,优化后的成穴器外形及参数组合合理,所成孔穴满足设计要求。     

非线性阻尼下裂纹非匀速扩展问题的零级近似解析解

探讨了非线性阻尼下无限岩板内张开型裂纹非匀速扩展的瞬态分析问题．在现有断裂动力学问题文献中，一般采用拉氏变换与积分变换方法，得到的回路积分最后还需借助于数值方法求解．作者在断裂动力学基本方程中引入一个非线性阻尼项来考虑能量损耗，采用小参数摄动，得到零级近似动力学方程组，而且自始至终采用解析方法进行计算，获得了问题的零级近似解析解．如果沿裂纹长度上有剪应力作用，采用本文方法也可获得其零级近似解析解．本文方法将有利于改善非线性断裂动力学中应用有限单元法求数值解的收敛性．因而本文为解决这类非线性断裂动力学问题提供了一条新的途径．     

木材裂纹尺寸及分布对声发射横波传播特性的影响研究

为探究木材表面裂纹尺寸与分布对声发射横波(transverse wave component of acoustic emission, AE_TW)传播特性的影响,通过锯切方式制作不同尺寸的裂纹,研究沿木材顺纹理方向传播的声发射横波的传播特性。首先,在试件表面锯切出4条具有相同长度而宽度与深度不同的规则裂纹,分别采用铅芯折断和信号发生器模拟产生突发和连续的AE源,并且通过等间距分布在试件表面的5个传感器采集AE信号,采样频率设置为500 kHz。然后,在铅芯折断试验的基础上,依据驻波成分的基频,对原始AE信号进行高通滤波处理,截止频率设置为7 kHz,再采用相关性分析的方法确定AE_TW在固定距离上的传播时差,进而依据时差定位的原理计算其传播速度。最后,通过信号发生器产生不同电压等级的150 kHz脉冲串作为AE源,研究不同裂纹尺寸下的AE_TW能量随距离的衰减规律。结果表明,在无裂纹试件中,AE_TW的平均传播速度为824.4 m·s^-1。而仅改变裂纹深度时,随着裂纹数量的增加其速...     

基于 Anycasting 的铝硅合金离心铸造数值分析

针对采用离心铸造方法制备自生初晶颗粒增强的铝基梯度复合材料过程中产生的宏观缺陷,以Anycasting为模拟软件,以Al-18Si-6Mg合金为研究对象,采用数值模拟和试验相结合的方式对卧式离心铸造的充型过程、温度场分布、卷气过程、氧化夹渣形成位置以及缩孔的形成进行了详细的分析.结果显示,针对该类铝合金,离心转速控制在1 000r/min左右时,铸件可以获得较好的外观形貌;同时,成型过程中的卷气是导致铸件形成气孔的主要原因.气孔与氧化夹渣的分布位置与充型过程、温度场分布以及铸型结构有关.而铸件轴向和壁厚方向上的双向凝固是造成缩孔的关键,如何解决成形过程中的双向凝固,是采用离心铸造制备自生增强铝基梯度复合材料有待解决的关键难题.     

直径1422 mm X80管道环焊接头应变能力数值模拟方法

鉴于高钢级管材的组织特征及焊缝失效对于管道安全的重要影响,管道环焊缝承载能力成为当前管道行业的研究热点,以中俄东线全自动焊口为研究对象,准确考虑环焊接头根焊、热影响区、母材、填充焊4个区域材料本构关系的差异性,基于有限元方法建立了分析管道环焊接头应变能力的数值仿真模型。定量分析了母材屈强比、运行内压、载荷类型等组合工况下焊缝强度匹配系数等对管道环焊缝裂纹扩展驱动力的影响。采用静裂纹起裂的失效判定方法,以表观断裂韧性值为临界准则,结合中俄东线管材及环焊接头材料特性参数实际变化范围,计算了在设计工况范围内最不利条件下中俄东线环焊接头的应变能力。结果表明:提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,增加管道内压或提高母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更大,拉伸载荷下的裂纹扩展驱动力要大于弯曲载荷下的裂纹扩展驱动力。该方法既可以用于根据焊接接头性能要求指导焊接参数的确定,也可以用于在役管道含缺陷焊接接头的适用性评价。