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损伤力学的损伤研究方法与步骤
关于岩石损伤可以通过下面直接方法测量:①声发射法,根据试件在加载过程中发出的噪音与载荷水平的关系曲线监测裂纹的扩展,混凝土裂纹扩展时会发出噪音,并在不同的扩展状态下发出的噪音有明显差异。
在制造成形后,混凝土本身就是一种内部含水、微裂缝、微孔隙的损伤体,其损伤度D为:D=1-S//S 式中:S、S/分别为连续介质中的一个单元出现损后内外法线为n的某截面在损伤前后的面积。
损伤力学选取合适的损伤变量(可以是标量、矢量或张量),利用连续介质力学的唯象方法或细观力学、统计力学的方法,导出含损伤的材料的损伤演化方程,形成损伤力学的初、边值问题的提法,并求解物体的应力场、变形场和损伤场。
力学研究方法遵循认识论的基本法则:实践——理论——实践。
如何提高材料的抗疲劳
1、表面热处理通常采用高频淬火、渗碳、氰化、氮化等措施,以提高构件表层材料的抗疲劳强度能力。表面机械强化通常采用对构件表面进行滚压、喷丸等,是使构件表面形成预压应力层,以降低最容易形成疲劳裂纹的拉应力,从而提高表层强度。
2、常用45钢制造并经调质处理,以提高耐磨性和抗疲劳强度,预热,高温保温,淬火,回火冷却。预热,将钢材加热至适当的温度,通常在800℃-850℃之间。保持一段时间,使温度均匀分布。
3、缓和应力集中 适当加大截面突变处的过渡圆角以及其它措施,有利于缓和应力集中。提高构件表面质量在应力非均匀分布在情形(例如弯曲和扭转)下,疲劳裂纹大都从构件表面开始形成和扩展。
4、抗疲劳制造技术是提高金属材料疲劳极限的新工艺。甚至不啻于新一代的机械工艺。
5、选用抗疲劳的材料,如合金钢。采用锻造工艺。采用热处理工艺。避免和减缓零件应力集中。采用去毛刺、边缘倒角、弯角处用园角过渡是减小应力集中的有效方法。
6、合理选用材料以及进行适宜的金相处理,整体提高零件的抗疲劳极限。针对第四条和第五条,这几年新出现的一种豪克能金属表面加工技术非常有效的解决了以上问题。
损伤力学的简介
1、研究材料或构件在各种加载条件下 ,其中损伤随变形而演化发展并最终导致破坏的过程中的力学规律。
2、岩石混凝土损伤力学是一门研究岩石和混凝土在受力作用下的破坏和损伤行为的力学学科。在工程结构中,岩石和混凝土是最常见的材料之一。因此,了解它们的损伤力学行为对于工程结构的设计、分析和维护具有重要意义。
3、连续损伤力学引人损伤变量作为内变量,确定材料的损伤本构方程与损伤演化方程,然后采用连续介质力学的理论求解边值问题。确定材料的损伤本构方程可以利用等效性假设,也可以根据不可逆热力学理论,下面介绍基于等效性假设的理论。
4、《断裂与损伤力学(第2版)》是反映作者科研成果的学术专著。
5、理论力学的研究模型是刚体(不考虑变形)和质点。材料力学、结构力学、损伤力学、断裂力学、弹性力学、塑性力学都属于固体力学,固体力学属于连续介质力学。
煤岩变形破裂电磁辐射的围压效应
1、)同样对于有围压作用时煤岩体变形破裂过程中产生的电磁辐射脉冲数,其在应变相同时之所以较无围压时要少,也可以从这个角度去分析:煤岩强度增加后,变形到某一阶段时破裂的微元体数目就少,因而产生的电磁辐射脉冲数也少。
2、电磁辐射就是变化的电磁场由近到远的传播,其产生源是多种多样的:电偶极子(偶电层)的振荡与瞬变、电荷的变速运动和分离电荷的弛豫等,煤岩变形破裂电磁辐射就是上述几种源产生的交变电磁场综合叠加的结果。
3、电场与磁场是密切相关的,从而推证出反映时变电磁场基本规律的一个完整方程组——麦克斯韦方程。
4、煤岩体不管是在单轴压缩、三轴压缩实验中,还是在矿井地下开采过程中,由于受到外力的作用,均会产生变形破裂,从而产生电磁辐射和声发射等一系列的能量释放现象。
5、(1)煤岩变形破裂电磁波的传播特性 利用非接触电磁辐射预测方法连续动态监测煤与瓦斯突出、冲击矿压、岩爆等灾害动力现象,必须了解电磁辐射信号在介质中的传播特征。
6、煤岩电磁辐射强度与加载应力的耦合机制 电磁辐射的产生从微观上来说,一方面是应力作用下内部裂纹的扩展和裂纹端部应力集中产生电荷分离,另一方面是由于产生的带电粒子变速运动。
材料损伤的连续介质热力学理论
1、损伤是与材料内部微观结构组织的改变相关联的,是物质内部结构的不可逆变化过程。损伤演变与塑性变形一样都会造成材料的不可逆能量耗散,故损伤变量是一种内变量。
2、连续介质是流体力学或固体力学研究的基本假设之一。
3、损伤在热力学中,视为不可逆的耗散过程。材料或构件中的损伤有多种,如脆性损伤、塑性损伤、蠕变损伤、疲劳损伤等。
4、不过,岩石是由矿物颗粒构成的,尺度在毫米量级或更大,与细观损伤力学的基础,微缺陷之外的材料是均匀各向同性的,相距甚远。
微裂纹脆性材料的细观损伤
1、损伤力学认为,材料内部存在着分布的微缺陷,如位错、微裂纹、微空洞等,这些不同尺度的微细结构是损伤的典型表现。损伤在热力学中,视为不可逆的耗散过程。
2、(2)气孔。气孔的存在降低了无机材料的实际承载面积,并引发应力集中,从而导致强度显著下降。 实验发现多孔材料的强度随气孔率的增加呈近似指数规律。(3)微裂纹。
3、压应力过大。由于脆性材料的特点,其抗拉强度很低,而抗压强度相对较高。在切削过程中,切削力可能会使材料表面受到较大的压应力,当压应力超过材料的抗压强度时,就会出现材料的破坏和断裂。微裂纹扩展。
4、这也清楚地证明了脆性材料中,由于内部存在有细微的缺陷,抗拉强度将大幅度地降低。
5、脆性断裂引起材料失效一般是因为冲击,而非过载。经长期研究,人们认识到,过去我们把材料看做毫无缺陷的连续均匀介质是不对的。
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