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建立了一种Timoshenko裂纹梁的分析模型并且获得了闭合形式的挠度解析解。首先,在一致梁的理论框架下,通过引入δ函数模拟裂纹导致的局部柔度,建立用广义函数表示的Timoshenko裂纹梁的微分控制方程,进而得到挠度的闭合形式的解答;其次,根据线弹性断裂力学理论,利用转角及挠度突变与局部柔度系数的关系,建立Timoshenko裂纹梁的模型参数与裂纹深度的显式表示;最后,通过对裂纹深度与挠度、转角和曲率间关系的分析,总结了结构响应的损伤敏感性及其特征,并且通过与引入裂纹奇异单元的有限元结果进行比较,验证了本文所建分析模型及求解方法的正确性。研究结果表明,本文所建立的Timoshenko裂纹梁的分析模型,具有较高的计算精度和效率,在结构模型修正和损伤识别中具有良好的应用前景。 相似文献
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在隧道的施工和运营中,隧道衬砌不可避免会产生裂纹。裂纹和地震荷载的相互作用将加剧隧道的破坏,因此研究带裂纹隧道衬砌地震荷载作用下的破坏具有重要的意义。为了证明本文二维有限元数值模拟计算结果的正确性,首先用相互作用积分的方法计算动载作用下的静态裂纹,并与解析解进行比对,发现二者的吻合性很好。计算结果表明相互作用积分法可以用来精确地计算动载作用下带裂纹结构的动应力强度因子。用这种经过验证的方法来计算带裂纹重载铁路隧道衬砌的动应力强度因子和动承载力安全系数,可以看出在地震荷载作用下,I型裂纹的动应力强度因子在隧道结构的安全中起控制作用。当裂纹的长度大于某特定值时,隧道处于很危险的状态。 相似文献
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裂纹系微破裂集结和动态扩展的实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
研究了裂纹系的动态破裂,重点考察了裂纹系相互作用.选用大理石、玻璃为实验材料,将其加工成薄板状,并在板内预制各种不同形态的裂纹系,在单轴压下用可见光透视观察裂纹系动态相互作用的破裂过程.实验中发现,岩石的动态破裂过程和玻璃有很大差别,岩石的裂纹系动态相互作用后期是通过微破裂演化来实现的,而在玻璃中观察不到.裂纹系的不均匀应力场分布是破裂演化的初始原因.通过实验,给出大理石材料中各种不同形态裂纹系的动态破裂演化的全场过程图像,直观地揭示了含裂纹系岩石变形破坏的实质.实验显示了不同几何形态的裂纹系的破裂发育过程有明显区别.在微破裂集结时,周围的破裂部分闭合.因此,用二维模型描述的微破裂图像和实际有很大出入.为了消除这个差距,必须研究三维破裂.本文的实验结果表明,裂纹(断层)不能起到阻碍破裂扩展的作月;裂纹(断层)作为障碍体,和预存裂纹之间存在强烈的相互作用,使得样品的强度降低几乎一个量级.讨论了上述结论对于认识地震(包括矿震)断层行为的意义. 相似文献
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三维不规则地形河谷场地地震响应分析方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本文提出了不规则地形地震响应分析的自由场计算方法,并以小湾拱坝场址作为三维场地模型,比较了三维不规则场地侧边界自由场的精确解和近似解;同时,采用大型有限元软件Ansys/Ls-Dyna计算了自由场对场地内部场点地震响应的影响.计算结果表明,三维场地模型的二维自由场近似解与精确解有很大差异,其结果对三维场地内部场点地震响应影响显著,因此,要准确求解三维不规则地形的地震响应必须采用真实的二维侧边界模型. 相似文献
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本文研究了抗震工程所关心的三维空间中共面周期裂纹阵与正入射S波的相互作用问题。导出了以裂纹张开位移为未知量的奇异积分方程组,详细研究了散射波的特征。当裂纹面为矩形时,对反射系数进行了数值计算,并求得了动态应力强度因子沿裂纹周界的分布,结果的可靠性由能量平衡关系及与二维问题的极限状态的比较得以初步验证。 相似文献
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岩石和岩体是具有复杂细微观结构的非均匀介质.弹性波在岩体中传播时,与岩体细微观缺陷相互作用表现出弹性波的频散效应.为研究岩体内部细观结构对弹性波频散效应的作用,本文采用双裂纹模型:在模型内部,考虑裂纹间的相互作用对弹性波的影响,以分析弹性波在双裂纹体系间的多次散射作用;在双裂纹体系间,采用线性叠加分析法,以考虑岩体缺陷影响的局部化.对波动方程应用Green函数基本解,利用边界积分方法,将双裂纹体系作为内边界处理,得到相应的频散方程,由此对比分析了双裂纹体系在上述两种分析方法下的区别,进一步探讨了双裂纹体系参数、孔隙流体压力和卸荷对岩体频散特性的影响. 相似文献
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岩石受载内部微裂纹扩展及其震源机制反演有助于认识宏观裂纹扩展过程的非线性断裂力学行为.借助声发射监测手段,本文建立了仅涉及微裂纹张开/闭合和剪切滑移的位移不连续震源模型,通过各位置处传感器耦合质量标定及点源远场P波矩张量反演获得了含预制裂纹砂岩受载过程的震源机制解及时变响应特征,在全局坐标系下分析了微裂纹的三种断裂力学行为.结果表明:在位移不连续模型中,震源矩张量特征值与试样泊松比之间必须满足特定约束条件,该约束条件下的优化问题可采用拉格朗日乘子和Levenberg-Marquardt迭代法求解;受载砂岩裂纹扩展过程中,声发射震源以剪切滑移机制占优,微裂纹空间取向及运动方向与试样宏观主裂纹夹角平均值分别为40.9°和17.7°;对微裂纹体积分解表明岩体微观破裂机制以沿X方向I型张开为主,而沿Y方向的II型断裂滑移方向与试样全局变形方向相一致,由于试样内部晶粒分布非均质性造成了少量沿Z方向的III型平面外微裂纹滑移行为;受载砂岩裂纹扩展过程中微裂纹模式角与震源极性值变化趋势一致、利用震源震级评估的局部应力降值与实验观测结果相吻合,这两者均表明了位移不连续模型在震源机制定量反演中的适用性. 相似文献
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本文研究一类粘着型界面裂纹模型的弹性波散射问题。文中利用积分变换和积分方程方法推导了确定这类问题的奇异积分方程组,采用围道积分技术和切比雪夫多项式展开技术,得到了待定系数的非线性代数方程组。最后本文给出了裂纹尖端粘着区的大小和粘着应力的数值结果,其结果揭示了这种粘着型裂纹的动力学特性和物理上的合理性。 相似文献
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本文采用两自由度的裂纹扩展模型,以桅杆结构纤绳拉耳孔边裂纹前缘最深点和表面点的裂纹扩展增长量来追踪裂纹扩展。基于最小二乘法原理对通过有限元法所获得的各种裂纹形状所对应的裂纹前缘最深点和表面点的无因次形状因子进行多项式曲线拟合,用拟合曲线上的值代替离散的无因次形状因子扩充插值数据库,采用拉格朗日插值法计算任意形状裂纹前缘最深点和表面点无因次形状因子,并计算得到确定裂纹扩展速率所需要的应力强度因子幅度。最后根据裂纹前缘最深点和表面点的裂纹扩展速率确定桅杆结构纤绳连接拉耳孔边裂纹的扩展特性。 相似文献
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工程结构三维疲劳裂纹最大应力强度因子计算 总被引：1，自引：2，他引：1
介绍了裂纹的类型、裂纹尖端应力场的奇异性。以一维问题为例,推导论证了奇异单元能够很好的反映裂纹尖端应力场的奇异性。应力强度因子一般表达式表明应力强度因子与载荷呈线性关系,并依赖于物体和裂纹的几何形状和尺寸。本文借助大型通用有限元软件ANSYS,采用位移外插法计算了三维表面裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,并与《应力强度因子手册》基于实验的理论公式计算结果相比较。结果表明:有限元结果与理论解误差较小,裂纹最深处应力强度因子最大。 相似文献
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用数值方法和岩石力学实验模拟地震断层的破裂过程时, 模型或试件的尺寸选取不合适将影响断层附近的应力场. 本文利用二维弹性有限元方法, 计算了一个含椭圆孔的岩石试件在不同尺寸下的应力场, 并与相应的无限域椭圆孔问题的解析解进行了比较. 数值分析结果表明, 含椭圆孔的岩石试件在单轴压缩情况下, 其边界效应对内部应力场的影响不容忽视; 试件的临界尺寸长宽比约为3:2, 孔的尖端到边界的距离与孔的长轴的比值约为7.3. 这种数值分析试件尺寸的方法, 不仅可以为岩石力学实验提供理论依据, 同时也为确定数值模拟断层错动等问题中几何模型的大小提供了参考价值. 相似文献
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本文根据一个由较新的月震、月球形状、月球重力及月球天平动资料所建立的真实月球内部结构模型,解算了在地球和太阳的引潮力作用下月球表面的弹性潮汐形变。得到了表征月球弹性潮汐形变的特征数--月球勒夫数。这个结果与国外一些学者采用假想或简单月球模型所得结果有较大不同。同时,本文还根据近年来出现的新的地球模型,再次求解了地球的静态勒夫数。结果表明,采用不同的地球模型对解算地球的静态弹性潮汐形变的结果影响很小。 相似文献
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本文根据在柱座标系中近地面空间磁场解的普遍形式,建立了区分地磁局部异常源场理论的基本公式。与已有的工作比较主要不同点是: （1）与普拉爱斯等人的结论相反,从理论上普遍地证明了:不可能直接由水平面内单一分量的观测结果,区分垂直分量的内外源场; （2）证明了全部源场区分的理论公式是收敛和唯一的,保证了理论结果的完整性; （3）普拉爱斯和韦弗的理论方法对于三维和二维问题,必须分别独立地建立,而本文所建立的源场区分的基本公式,对于二维问题同样适用,可由此直接过渡到二维场的结果; （4）给出了一种由单一水平分量观测结果,区分垂直分量源场的间接近似方法。这在实际应用中是重要的。 相似文献
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用有限差分法合成地震图时, 有限大小的地球模型必须分成许多小网格。如果和源信号的波长相比, 格子太大, 那么随着走时的增加, 波将产生频散。这一现象被称为网格频散, 也就是不同频率的波速度也不相同, 频率较高的信号比频率较低的信号速度慢。此时, 随着走时的增加, 信号将产生一个显着的尾区。这一现象将在如下情况发生:①网格间距太大: ②采样率太大: 或③震源波长和网格大小相比太短。换言之, 用有限差分法合成地震图的一个重要参数是, 每个震源信号波长上网格的点数。本文的工作表明:当P-SV波对经有限差分的弹性模型传播时, 源函数的频率对网格频散有很大的影响。文中所用的二维弹性模型包括:①正断层: ②半空间上单层模型。结果表明:用有限差分法合成地震图时, 如果对于介质的最低速度, 与震源信号的半功率频率相应的一个波长和格点间距之比超过10时, 网格频散将减小到满意的水平。 相似文献
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大地电磁资料反演方法较多,但构建二维反演初始模型常规方法主要有两种:以均匀半空间为初始模型、直接以一维反演结果为初始模型.本文利用典型实测剖面资料对这两种方法进行反复试验对比,结果表明:在地形及构造复杂地区,由于实测资料存在严重的静态效应,利用常规方法构建反演初始模型进行二维反演,难以达到理想的反演效果.基于此,本文提出了一种构建二维反演初始模型与反演新的思路方法,其核心为用于反演与构建初始模型数据为同一基础数据,但对基础数据分别进行处理,得到两个处理及校正程度不同的数据,分别用于初始模型构建与二维反演输入数据,这样得到的反演结果既能较好地保留浅部至深部有用异常信息,又能够最大程度上消除实测资料中的静态效应.本文进一步对实测剖面反演结果与已知地质信息进行对比,验证了本方法的有效性和可靠性,认为此方法为地形及地质条件复杂地区大地电磁资料处理反演提供了新的思路,具有一定的参考意义和借鉴作用. 相似文献