一、第二章 断裂力学的基本理论（论文文献综述）
张颖[1]（2020）在《层理对油页岩水力压裂裂缝扩展的影响研究》文中研究表明为了满足人类不断增加的能源需求,寻找石油的替代能源已成为当今能源界的关键课题。据资料显示,油页岩资源储量巨大,全世界油页岩资源可以换算高达4110亿吨的油页岩油,我国约有476.44亿吨,是一种较好的石油替代能源。为了提高油页岩地下原位转化的开采效率,需要利用水力压裂技术对油页岩的储层进行改造,提高油页岩储层的渗透率。为此,我们对水力压裂裂缝扩展规律进行深入研究。本文基于油页岩层理发育的特性,研究了层理对油页岩水力压裂裂缝扩展的影响。通过理论公式推导建立了基于应力强度因子的裂缝扩展的计算公式;利用半圆盘三点弯曲实验法（NSCB）测量不同层理与加载方向的夹角的油页岩断裂韧性,并通过拟合实验所得的断裂韧性值,建立了断裂韧性和层理与加载方向不同夹角的关系式;最终通过水力压裂扩展准侧,得到油页岩扩展的计算公式。通过电动卧式实验机测出油页岩间的摩擦系数关键参数值并对其影响因素进行分析;基于水力压裂试验,研究了层理与加载方向不同夹角的油页岩水力压裂裂缝扩展规律,并验证了建立理论模型的正确性。此研究成果将为油页岩地下原位裂缝缝网的研究提供重要指导。本文首先通过断裂力学理论及力学叠加原理推导出在不同地层应力条件下,油页岩水平井水力压裂裂缝扩展模型。通过应力坐标转化将原地应力场转化为在水平井井筒上的油页岩地层应力;依据最大环向应力理论,建立了应力强度因子与垂向主应力、水平最大主应力、水平最小主应力、水力压裂等关键参数的理论模型。论文利用NSCB实验法对断裂韧性进行测量,并探究了本身的参数（跨距、裂缝长度等）、加载速率等因素对油页岩的断裂韧性的影响。本文测出层理方向与井筒方向夹角（b）为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°时的断裂韧性值,并通过origin软件拟合得到断裂韧性与b的函数关系式。当b为0°、90°时,断裂韧性破裂试样大部分的裂缝沿平行加载方向扩展;当b为15°、30°、45°、60°、75°时,断裂韧性破裂试样裂缝会偏离加载方向,而且产生裂缝扭转延伸的现象。在探究油页岩断裂韧性的影响因素时,发现油页岩断裂韧性随着加载速率、预制裂缝长度的增大而减小,随着加载跨距的增大而增大,但是预制裂缝长度对断裂韧性值影响相对较小。本文利用电动卧式实验机对油页岩间的摩擦系数和对其拉拽速度、表面的粗糙程度、拖拽油页岩的质量、油页岩间钻进液的填充粘度等影响因素进行分析,并利用场发射扫描电镜对油页岩试样进行微观分析。首先测得油页岩间的摩擦系数范围为0.55-0.75之间,分布在0.6-0.7居多;发现油页岩间的摩擦系数随着油页岩质量增大而增大,随着油页岩粗糙度增大而减小,随着压裂液较低时,表观粘度增大而减小,随着压裂液较高时,表观粘度增大而增大,拉拽速度较大时,油页岩间的摩擦系数值较为稳定,因此选用了120mmmin-140mmmin之间的拉拽速度,较大质量的油页岩试样,压裂液表观粘度较低,粗糙度较小的影响因素进行试验。在断裂韧性实验中油页岩破裂表面取样,进行场发射扫描电镜试验,发现油页岩的颗粒大小约在30um-150um之间,致使在测试断裂韧性值实验中,其扩展路径是曲折断裂;裂缝一般沿着颗粒与颗粒之间的缝隙进行扩展延伸,当遇到油页岩层理或较软的部分时,也会将岩石颗粒劈裂进行延伸裂缝。利用场发射扫描电镜试验台,对做油页岩间摩擦系数实验样品表面的试样进行微观分析,发现样品微观表面凹凸不平,造成了油页岩间粗糙度的不同。论文利用自主研发的真三轴水力压裂设备对不同层理与井筒夹角（b）的油页岩试样进行试验,并根据起裂压力的实验值验证理论推导结果的正确性。首先得到水力压裂扩展时,不同层理与井筒夹角（b）的油页岩起裂压力;观察发现不同层理与井筒夹角（b）的油页岩主要是沿着层理进行扩展,但是也会产生次生裂缝。通过第二章基于断裂力学推导出在不同地层应力条件下,油页岩水平井水力压裂裂缝扩展模型及第三章通过试验值拟合得到的断裂韧性与b的函数关系式,得到起裂压力与b的关系式;选定的合适试验参数,计算得出不同层理与井筒夹角（b）起裂压力理论值,与水力压裂试验结果对比分析,发现其误差均小于15%,且均小于试验值,而且变化趋势一致,可以得出此公式较为适用油页岩。此成果将为水平井油页岩裂缝扩展及现场试验提供理论指导与技术支持。
李文超[2]（2017）在《微观机制断裂理论在高强钢材料及钢结构断裂预测分析中的应用研究》文中指出高强度钢材由于其良好的性能近年来广泛应用于大型、超高层等重要性建筑中,其断裂力学行为关乎领域内结构的整体安全性能。目前,国内外对高强钢断裂性能的研究仍处于探索阶段,尚未有成熟有效的断裂力学方法供实际工程使用。因此,探索高强钢的断裂力学行为,提出合理的断裂力学方法将为高强钢结构的推广应用奠定重要的基础。微观机制断裂理论,作为目前力学领域中一种先进的材料失效理论,为解释结构钢材料的延性断裂问题提供了新的方法。与经典的断裂力学方法相比,这类新的断裂理论考虑了材料微观机制与复杂应力状态对材料断裂性能的影响,可准确地预测无初始缺陷金属材料的延性断裂起始与裂纹扩展,因此为高强钢结构断裂预测提供了新的途径。目前,有关微观机制断裂理论新方法的研究多局限在力学及其它工程领域中,而其在钢结构领域中的应用研究依然很少。在这种背景下,系统地考察这类断裂理论新方法在结构钢材料中的应用效果将为大型钢结构断裂预测提供重要的工程指导意义。本文以国产Q460高强钢及焊缝材料为研究对象,分别采用试验研究、理论分析与数值模拟相结合的方式,紧密围绕“材料性能→力学理论方法→工程应用”三个层次方面的内容,对微观机制断裂力学理论在我国高强结构钢断裂预测中的适用性进行了系统地考察,并将这些断裂力学方法推广应用于大型钢结构多轴复杂应力状态下的断裂预测分析中,从而为工程结构失效分析提供了有效的方法。本文的主要研究工作和成果如下:（1）率先对我国Q460高强结构钢多轴复杂应力状态下的断裂性能进行了系统地研究。利用四种类型切口试件获取了Q460高强钢不同应力状态下的断裂性能,采用电子显微镜观测了材料不同应力状态下的微观断裂机制,着重考察了应力三轴度与Lode角参数对Q460高强钢延性与微观断裂机制的影响,并将所得结果与其它牌号结构钢的断裂性能进行了对比,为高强钢结构选材、断裂模型校准及断裂预测提供核心的材性参数。（2）首次完成了三维非耦合型断裂理论在我国高强钢材料断裂预测分析中的可行性验证研究。基于Q460钢切口试件的试验结果,对9种Lode角依赖型非耦合型断裂模型进行了校准,并对各模型的断裂轨迹、固有特点及预测精度进行了系统地考察。通过对比分析得到了精度最高且最适合我国Q460高强钢的断裂模型,并利用切口试件试验结果对三维非耦合型断裂模型的应用效果进行了检验,从而为高强钢结构断裂预测分析提供了有效的方法。（3）系统地考察了临界距离理论在高强钢切口试件断裂预测分析中的适用性与应用效果。首先,利用切口圆棒试件对Q460高强钢的临界距离理论参数进行了校准。随后,利用校准的临界距离理论对平板槽口试件、剪切型与拉剪型平板切口试件的断裂性能进行了预测与评估。研究结果表明,临界距离理论可以准确地预测我国高强钢切口试件多轴复杂应力状态下的断裂起始位置与极限强度,这为该理论进一步在实际钢结构断裂预测分析中应用奠定了理论与试验基础。（4）完成了三维非耦合型断裂理论在高强钢焊接试件断裂预测分析中的推广应用。基于切口圆棒试件、平板槽口试件试验结果及Bridgman公式对高强钢焊缝材料的三维非耦合型断裂模型进行了校准,并将所校准的断裂模型应用于三种类型高强钢焊接试件的断裂预测分析中,分析了焊接试件加载过程中的损伤演化,并利用断裂模型模拟了试件上的裂纹扩展历程,考察了三维非耦合型断裂模型在高强钢焊接试件中的应用效果,从而为微观机制断裂理论在钢结构断裂预测分析中应用提供参考与指导。（5）提出一种全新通用且适合于钢结构工程应用的三维非耦合型断裂模型。该模型在Xue-Wierzbicki模型的基础上,结合工程实际情况,利用经典的Tresca破坏准则及Swift硬化法则简化得来。该模型优点在于模型中断裂参数可直接利用材料的应力-应变曲线进行校准。这使得模型的校准难度极大降低,并可直接用于预测不同牌号、不同类型钢结构的断裂问题。随后,本文将提出的断裂模型应用于大型钢管节点的断裂预测分析中,通过对比试验与数值模拟分析结果,对本文断裂模型的正确性进行了验证,所得研究成果为大型钢结构断裂预测提供了一种有效的方法。
李明[3]（2018）在《随机车辆作用下钢桥面板焊接细节疲劳寿命与可靠度研究》文中提出随着我国社会、经济的不断发展,越来越多的特大跨径、大跨径桥梁得到了应用,与此同时,考虑到我国钢铁产业消化产能与转型升级的需要,政府正大力提倡在特大跨径、大跨径甚至中小跨径桥梁中使用钢结构桥梁。目前,重量轻、钢材利用率大、承载能力强、施工方便且多种结构形式均适用的正交异性钢桥面板已成为特大、大跨径桥梁大量采用的桥面结构形式。然而,大量工程实例也表明,由于其焊接细节构造复杂,焊接过程中极易出现焊接缺陷,在车辆荷载的反复作用下,焊缝处很容易产生疲劳裂纹,该破坏现象已成为正交异性钢桥面板的主要破坏类型。本文在国家“973”项目“特大跨桥梁安全性设计与评定的基础理论研究（2015CB057700）”和自然科学基金项目（51378081,51308071,51308073）的资助下,基于某高速公路钢箱梁悬索桥WIM（动态称重系统）的实测数据,分析了随机车辆参数的概率分布特征。基于约束应力区的概念,建立了疲劳裂纹扩展跨尺度模型。分别采用S-N曲线法、线弹性断裂力学方法和跨尺度模型对正交异性钢桥面板焊缝进行了疲劳寿命和疲劳可靠度分析。主要的研究内容如下:（1）基于约束应力区的概念,建立了三维条件下表面半椭圆裂纹的跨尺度扩展模型。通过疲劳裂纹跨尺度扩展模型正确描述正交异性钢桥面板焊缝的疲劳破坏行为;由于疲劳试验数据具有很大发散性,数值模拟结果表明微观效应对疲劳寿命有很大影响。（2）探讨了S-N曲线和线弹性断裂力学方法的疲劳破坏极限状态方程相关参数的概率分布特征。在此基础上,对疲劳裂纹扩展跨尺度模型的疲劳破坏极限状态方程中各参数的概率分布特征进行了讨论,并给出了各参数的具体取值;根据宏观裂纹作为疲劳可靠度计算的一个随机参数,解决了传统S-N曲线和线弹性断裂力学理论存在宏观裂纹的问题。（3）基于WIM的实测数据,分析了随机车辆的参数概率分布特征,编制了随机荷载模拟程序。选择t-Copula函数作为连接函数,对各车型轴重的相关程度和相关特点均能很好的进行描述,采用非参数核密度估计-Copula构造方法可以较准确的描述车辆轴重的联合分布。（4）分析了路表温度对正交异性钢桥面板焊接细节的应力影响,即进行疲劳分析时,应该考虑路表温度对应力幅的影响,可不考虑对横向分布系数的影响。（5）将轴重相关性和路表温度作为变化原因,分四种情况进行了日等效应力幅的统计分析;考虑路表温度的日等效应力幅,概率密度函数更具有多峰性质,即考虑轴重相关性的日等效应力幅均值比不考虑变大。（6）探讨了运用BS5400和Eurocode 3规范中的S-N曲线进行疲劳累积损伤及寿命分析的差异,得出英国BS5400规范的疲劳累积损伤情况比欧洲Eurocode 3规范的疲劳累积损伤情况严重,疲劳寿命更短;不同焊接缺陷初始尺寸对疲劳累积损伤和疲劳寿命均有较大影响,当焊接缺陷初始深度达到2mm时,该桥疲劳寿命已接近设计年限;在疲劳累积损伤及疲劳寿命分析中,应该考虑轴重相关性及路表温度,否则结果将偏于不安全。（7）基于传统疲劳理论、线弹性断裂力学理论和疲劳裂纹扩展跨尺度模型的疲劳破坏极限状态方程,得出随着初始宏观焊接缺陷占有率的增加,疲劳破坏失效概率也快速增加,疲劳可靠度指标将快速降低。因此,在工程实施过程中降低初始宏观焊接缺陷的占有率,将有力降低疲劳破坏失效概率;考虑轴重相关和路表温度的疲劳失效概率大于只考虑轴重相关、只考虑铺装层温度和两者均不考虑的疲劳失效概率。只考虑轴重相关的疲劳失效概率大于只考虑铺装层温度的疲劳失效概率,说明疲劳失效概率对轴重相关性更为敏感。
李祥龙[4]（2013）在《层状节理岩体高边坡地震动力破坏机理研究》文中提出地震诱发的层状节理岩体高边坡破坏是一种常见的的自然地质灾害,破坏范围极大,破坏力极强。对于其地震动力破坏机理的研究,涉及到多学科的交叉,一直是科学界的研究重点和难点之一。目前的研究手段和研究方法多数借鉴于对土质边坡地震动力破坏机理研究的成果,不能很好的反映出层状节理岩体的结构特征和动力变形破坏特点。本文从层状节理岩体的物理力学特征入手,以结构面网络控制理论为核心思想,综合利用工程地质分析法、岩体力学理论、岩石断裂力学理论、物理模型试验手段和数值模拟试验手段,分别针对顺层节理岩体高边坡、逆层节理岩体高边坡和近水平层状节理岩体高边坡的地震动力破坏机理进行了系统的研究探索,主要的研究结论如下：以结构面网络控制理论为指导思想,系统分析了三种层状节理岩体高边坡的岩体结构面网络发育特征和物理力学性质,将结构面分为层面和正交次级节理面两大类,认为层面和正交次级节理均存在着贯通部分和非贯通部分;着重强调了正交次级节理对岩体边坡地震动力稳定性的影响；指出岩体结构面的非贯通部分所具有的强度对岩体边坡地震动力稳定性的贡献十分显着。运用岩体力学理论和岩石断裂力学理论,通过理论推导和对前人试验结果的分析,明确了岩石材料内部的微裂纹只能产生Ⅰ型张拉破坏,而所谓的岩石裂纹Ⅱ型剪切破坏,实际上是由无数微观的Ⅰ型张拉破坏面连接而成的细观破坏面,其尺度已经超出经典材料断裂力学微观尺度研究范畴,不属于真正意义上的裂纹Ⅱ型剪切破坏,从而说明岩石断裂力学实际上是一门介于微观和宏观尺度之间的材料科学。推导了层状岩体层面内部细观裂纹扩展贯通的断裂力学计算公式和破坏判据,研究了在不同应力条件下和不同的层面强度条件下层面内部裂纹扩展贯通的规律。研究结果证明,层面的强度与受力状态相关,并且层面强度与完整岩块强度的比值会影响层面的扩展模式。改进了层状岩体内部正交次级节理形成机制构造力学模型,并分析了不同构造力学条件下正交次级节理扩展的断裂力学机制。利用岩石断裂力学理论从力学角度系统研究和总结了为何层状岩体中的正交次级节理无法穿透层面切割多层岩石。研究结果表明,产生这种现象的原因主要有：正交次级节理无法穿透已经产生贯通的层面；由于非贯通层面断裂韧度远低于完整岩块断裂韧度,因此正交次级节理在扩展至与非贯通层面交汇时,无论处于何种应力状态,均会优先沿层面延伸方向产生扩展,使层面逐渐贯通,而无法切穿非贯通层面进而切割多层岩石。总结了顺层、逆层和近水平层状节理岩体高边坡地震动力破坏基本特征,改进了各类边坡的地震动力破坏模型。以结构面网络控制理论为指导,分别对顺层、逆层和近水平层状节理岩体高边坡在地震动力作用下内部层面和正交次级节理面的破坏模式进行了详细的分类研究,通过研究证明,对于顺层节理岩体高边坡,在水平地震动力作用下其内部非贯通层面部位也可能处于受拉应力状态,产生张拉破坏,并非只能产生剪切破坏。通过分析指出,贯通结构面由于胶结或填充作用所具有的微小抗拉强度不能在动力破坏分析过程中被忽视,因为当抗拉强度丧失后,贯通结构面的抗剪强度也会显着减小。为此,提出了考虑贯通结构面动力破坏过程中抗拉强度与抗剪强度关系的改进Mohr-Coulomb破坏准则。使用相似材料制作了含有非连续的层面和非贯通的次级节理顺层和逆层岩质边坡物理模型,并对其进行了离心机动力试验研究。对岩石相似材料的常规试验和裂纹扩展试验结果证明本文所设计的岩石相似材料制作方法和闭合接触层面和次级节理制作方法能够较好的反映真实层状节理岩体的物理力学特性。岩石相似材料采用石膏和细砂及水的混合物通过标准化的制备方法制成,其物理力学特性与沉积砂岩近似：设计了新的工艺和新的方法,首次实现了完全闭合接触的贯通层面的制作；实现了层面非贯通部位的精确位置控制和较为精确的强度控制；设计并改进了离心机试验系统,其中改进了试验加载平台,使其适用于岩体边坡模型动力试验；设计了新的裂隙扩展监测装置,用于监测边坡层面的准确破坏时刻。离心机模型试验结果证明：①边坡地形放大效应与地震动力输入频率和振幅有关,并分析推断产生这种现象的原因为边坡阻尼的影响,阻尼不是常数,与震动频率有关,并且阻尼越大,边坡的地形放大效应越明显；②层状岩体中广泛发育的正交次级节理对层状岩质边坡的动力响应和动力破坏均存在显着的影响,含有正交次级节理的边坡模型动力稳定性小于不含有正交次级节理的边坡模型。完善了使用非连续性介质模拟方法和连续性介质模拟方法进行层状节理岩体高边坡建模进行耦合计算的原理及具体实现方法。其中非连续介质建模部分采用PFC2D软件,连续性介质建模部分采用FLAC软件。系统研究了由颗粒集合体粘结而成的PFC2D岩块模型中颗粒细观参数与模型宏观参数之间的关系；改进了非贯通Smooth Joint接触模型破坏准则,设计了两种在PFC2D层状岩体模型内部表达层状岩体内部正交次级节理的方法,即通过折减层间岩块强度的隐式方法,和使用改进的Smooth Joint接触模型显式添加正交次级节理的方法：建立了PFC2D层状岩体模型,通过对模型进行单轴抗压试验,并与岩石断裂力学理论计算结果相对比,证明了该模型的适用型。分别建立了顺层、逆层、近水平层状节理岩体高边坡PFC2D/FLAC耦合计算模型,进行了边坡地震动力破坏过程数值模拟,分析了各类边坡地震动力破坏的基本模式,并针对层状节理岩体中层面和正交次级节理的参数对边坡地震动力破坏过程的影响进行了试验研究,研究结果如下：在地震动力破坏过程中,顺层节理岩体边坡主要沿层面与正交次级节理组合而成的破坏面产生滑动破坏。内部非贯通层面不只会产生剪切破坏,而且会产生张拉破坏；正交次级节理主要产生张拉破坏,几乎不存在剪切破坏。非贯通层面部分的强度和层面贯通率对顺层边坡地震动力稳定性的影响十分明显,贯通层面摩擦角的影响较小；非贯通正交次级节理强度和节理间距对边坡地震动力稳定性、破坏模式、破坏范围均有着显着的影响：贯通正交次级节理的摩擦角对边坡地震动力过程几乎不产生影响。试验结果证明,层状岩体中广泛发育的正交次级节理对顺层岩体边坡地震动力破坏模式影响显着,在进行顺层节理岩体边坡地震动力稳定性分析时,必须考虑正交次级节理的发育对其破坏模式和稳定性的影响。实验结果还证明,顺层岩体边坡地震动力顺层滑动破坏机理的传统理论存在着漏洞,顺层边坡内部的层面,即使在如本文所施加的水平地震动力作用下,仍然可以产生张拉破坏,因此在对边坡地震动力稳定性的研究中,必须考虑层面抗拉强度的影响。试验中顺层节理岩体高边坡的动力破坏是一个渐进的过程,随着地震动力输入的增强,边坡破坏区域由表层区域逐渐向边坡内部扩展,边坡在破坏过程中内部会形成多条贯通破坏面,破坏区域的岩体在地震动力作用过程中也会产生内部的解体。因此,传统的只针对某一指定潜在破坏面进行的顺层边坡地震动力稳定性分析,只能计算出边坡沿着该指定破坏面破坏的情况下的稳定性,但这不能完整的表达边坡的实际动力稳定性。为此,设计了一种新的顺层节理岩体边坡动力稳定性判定方法,采用两个基本参数进行破坏判别：①边坡内部形成首条贯通破坏面所需的地震动力输入强度；②首条贯通破坏面所围破坏区域大小。该判定方法既可以判断边坡的动力稳定性,又可以判断边坡失稳后破坏范围的大小。在地震动力破坏过程中,逆层节理岩体高边坡主要产生倾倒破坏,内部层面主要产生剪切破坏和张拉破坏,以剪切破坏为主,张拉破坏所占比例很小,并且均集中于逆层边坡坡体顶部位置。坡顶岩层主要产生沿正交次级节理的张拉破坏,形成转动位移,产生宏观的倾倒；而坡底的正交次级节理既会产生张拉破坏,也会产生剪切破坏,坡底岩层产生的转动位移很小,而滑动位移趋势明显。非贯通层面部分的强度和层面贯通率对逆层边坡地震动力稳定性的影响十分明显,而贯通层面部分的抗剪强度的影响较小。非贯通正交次级节理强度、贯通正交次级节理抗剪强度、正交次级节理间距三个参数均会对边坡地震动力稳定性产生一定的影响,但影响的程度十分有限。在地震动力作用下逆层边坡坡顶岩层内的正交次级节理首先产生张拉破坏,使顶部岩体产生倾倒趋势,然后才是边坡底部岩层内部的正交次级节理产生剪切破坏和张拉破坏,使底部岩体形成贯通破坏面,产生滑动位移。而对逆层边坡的传统静力学分析认为在静力条件下,边坡底部岩体首先产生破坏,导致上覆岩体失去支撑形成倾倒破坏。这一破坏顺序的差别充分反映出了正交次级节理的存在对边坡地震动力破坏过程的影响,并体现出了逆层边坡静力破坏与动力破坏过程的区别。在地震动力破坏过程中,近水平层状节理岩体边坡内部岩体产生了大量的渐进式破坏,其中包含了张拉破坏和剪切破坏,以张拉破坏为主。岩体首先产生大量的近竖直方向延伸的宏观张拉裂缝,随着这些裂缝数量的增加和密度的增大,相互连接形成宏观的剪切破坏面,构成了圆弧状的破坏面。随着正交次级节理强度的提升,边坡的地震动力稳定性相应提升。边坡表层破碎岩体的厚度在很大程度上控制着边坡产生整体破坏的破坏范围,随着厚度的增大,破坏范围相应增大。贯通层面抗剪强度对边坡地震动力稳定性、动力破坏过程的影响非常小。随着层面倾角的变化,边坡逐渐从顺层缓倾过渡到逆层缓倾,在相同地震强度作用下边坡地震永久位移随着倾角的减小逐渐减小,并呈现近似指数关系。因此,在进行近水平层状节理岩体边坡地震动力稳定性分析过程中,无法找出一个固定的永久位移阀值,来统一判断不同倾角边坡的临界失稳状态。选取在5.12汶川地震中产生破坏的四川省北川县孙家园滑坡为计算实例,建立其FLAC/PFC2D耦合模型进行地震动力破坏过程数值模拟。模拟结果显示,孙家园滑坡在汶川地震作用下,先后经历岩体内部破损、边坡局部崩滑、边坡大面积失稳、破坏体解体形成岩石碎屑流、沿山体高速运移刮铲山体表层破损岩体、减速堆积堵塞河道几个阶段。计算结果与实际情况符合程度较高。
王黎[5]（2019）在《自修复微胶囊在水泥混凝土路面中的开裂行为研究》文中提出随着现代科技的发展,如何使得材料实现自修复功能已成为材料领域研究的热点。目前针对水泥基材料自修复的研究很多,微胶囊自修复作为比较常用的被动修复方法之一,受到了越来越多的关注。采用微胶囊方法进行水泥基材料自修复时,研究学者多采用微胶囊封装液态胶粘剂,将其植入水泥基材料中,分析修复前后水泥基材料的力学、耐久性能,评价微胶囊的修复效率。而将微胶囊方法应用于水泥混凝土路面中,对其在车辆、环境荷载下开裂行为的研究则未见报导。应用微胶囊方法对水泥混凝土路面进行自修复的首要条件是保证其能够承受车辆及温度荷载的作用而不发生提前破裂,即微胶囊的囊壁材料应具有一定的抗裂性;而应用的最终目的则是在路面出现裂纹时,裂纹能够穿破微胶囊,即微胶囊的囊壁材料应具有一定的可裂性,基于此研究目的,本文开展了自修复微胶囊在水泥混凝土路面中的开裂行为研究。与宏观路面尺寸相比,微胶囊的尺寸比较小（通常小于1000μm）,在同一尺度对两者进行研究不现实,必须采用多尺度方法。本文建立两尺度宏-细观分析模型对微胶囊的力学行为进行分析,在宏观尺度,将含微胶囊的自修复水泥混凝土视为各向同性的均质材料,在细观尺度,视为水泥混凝土和微胶囊组成的两相复合材料。在尺度划分的基础上,根据微胶囊的掺量及水泥混凝土的配合比对各尺度材料的体积分数进行计算,作为微胶囊修复水泥混凝土材料的等效热力学常数预估的基础。同时,对细观尺度几何模型的建立方法进行介绍。加入微胶囊之后,水泥混凝土的等效热力学参数将受到一定的影响,本文采用复合材料细观力学理论方法,从微观尺度出发对水泥混凝土的等效弹性常数进行预估,并采用有限元数值模拟方法进行验证,说明理论方法的可行性。在此基础上,将囊芯简化为不可压缩固体,采用理论方法对微胶囊的等效热力学参数进行分析,并将微胶囊作为水泥混凝土中的一项夹杂,对含微胶囊的水泥混凝土的等效热力学参数进行预估。引入耦合多尺度方法,对车辆与温度荷载耦合作用下自修复水泥混凝土中微胶囊的应力进行分析。根据耦合多尺度的原理,对细观模型施加周期性边界条件,在此基础上,根据合适的强度准则寻找模型的应力敏感单元,提取应力敏感单元高斯积分点处的应变分量,并将其作为细观模型的平均应变施加至细观模型,依此对微胶囊的囊壁应力进行分析。此外,对可能影响囊壁应力水平的因素,如囊壁弹性模量、囊壁厚度/囊芯半径比、微胶囊尺寸及超载作用进行参数敏感性分析,对微胶囊的抗裂性进行评价。当混凝土中出现裂纹时,裂纹的扩展能够穿破微胶囊,是微胶囊修复的最终目的。将微胶囊掺加于水泥混凝土路面中,微胶囊与水泥混凝土之间的界面强度可能会影响裂纹的扩展路径,本文联合采用扩展有限元及内聚力模型的,对水泥混凝土路面中微胶囊的可裂性进行分析。裂纹在水泥混凝土中的扩展采用扩展有限元模拟,在微胶囊与水泥混凝土界面则采用内聚力模型模拟。此外,分析囊壁弹性模量、囊壁厚度/囊芯半径比及粘结强度对微胶囊囊壁可裂性的影响,对微胶囊的可裂性进行评价。本文建立的水泥混凝土路面中自修复微胶囊的抗裂性和可裂性分析方法能够为微胶囊修复在水泥混凝土路面中的应用提供参考,有助于微胶囊设计参数的优化,对适用于水泥混凝土路面的微胶囊囊壁弹性模量、囊壁厚度/囊芯半径比、微胶囊尺寸及微胶囊与水泥混凝土基体之间的粘结强度提出合理化建议。
侯永康[6]（2020）在《复杂应力状态下虚裂纹模型解析与混凝土断裂过程区研究》文中研究表明混凝土作为最常见的建筑材料之一,在水利工程和土木工程中得到了广泛应用,其在服役过程中的裂缝问题一直是国内外专家学者关注的重点。混凝土材料的断裂特性不同于金属的脆性断裂,最大特点是具有很强的非线性,其中断裂过程区（内聚区）的存在是非线性最好的表征,所以断裂过程区特性问题一直是混凝土断裂问题研究的重中之重。但目前在断裂过程区的解析和复合应力条件对断裂过程区特性影响方面的研究尚不够深入。为此,本文针对复合应力条件下混凝土断裂过程区问题,采用理论分析、断裂试验和数值模拟三种方法对其展开深入研究,主要研究工作如下:（1）基于Duan-Nakagawa模型,采用加权积分法,提出一种满足虚拟裂纹张开位移条件应力函数的半解析解法。结合边界选点法,通过叠加含有相同裂纹长度但断裂过程区长度不同的解析函数,得到满足给定裂纹张开位移的权函数,进行加权积分得到相应的应力函数和位移函数,即虚拟裂纹模型的解析解。以带板对称边裂纹I型问题为例,对此方法进行了应用,计算得到问题的解析解,并成功导出相应的拉应变软化曲线和断裂能,验证了该方法的合理性和可行性。（2）以单支点楔入式紧凑拉伸试件为研究对象,对I型裂纹在受弯曲作用时的断裂特性进行研究。采用边界配置法,求解得到试件应力函数的级数表达形式。根据求得的应力函数对应力强度因子进行计算,结果表明所求应力函数和应力强度因子具有更高的精度;采用加权积分法求解得到了问题的虚拟裂纹模型近似解。（3）以双支点楔入式紧凑拉伸试件为研究对象,对I型裂纹在受平行裂纹方向压力作用时断裂过程区特性进行研究。采用边界配置法求解得到应力函数的一般解;进行双支点楔入式紧凑拉伸试验,采用数字图像相关法（DICM）分析得到断裂过程区的尺寸和其内部张开位移的分布。研究分析了平行裂纹方向压力对断裂过程区特性的影响,结果表明,随着平行裂纹方向压力的增大断裂过程区的尺寸逐渐减小,起裂峰值荷载逐渐减小,说明平行裂纹方向压力对混凝土断裂参数的影响不容忽视,并对影响因素进行了初步分析。最后,结合得到的应力函数一般解和断裂过程区的长度及张开位移分布,采用半解析解法求解得到双支点楔入式紧凑拉伸试件虚拟裂纹模型解析解,并得到了材料的拉应变软化曲线和断裂能。（4）以一混凝土重力坝为研究对象,对混凝土在压剪弯应力状态下断裂特性进行了研究。采用边界配置法对其应力函数进行了求解;根据材料强度的不同,重力坝裂纹发展形式分为压剪（II型）破坏和I-II复合型破坏,分情况对断裂特性进行了分析研究。当开裂形式为II型破坏时,采用加权积分法,求解得到表征剪切软化特性的虚拟裂纹模型解析解;当开裂形式为I-II复合型破坏时,基于最大周向应力准则,计算得到开裂角度,与数值仿真的结果吻合较好。（5）以求解得到的拉应变软化曲线和断裂能作为材料参数,采用数值模拟和理论计算的方法对双支点楔入式紧凑拉伸试验进行断裂全过程分析,得到结果与断裂试验结果吻合良好,进一步说明了断裂过程区解析解的正确性。进行其他加载倾角的模拟仿真,得到的平行裂纹方向压力对断裂特性的影响规律与试验所得结论相同。最后,对断裂过程区特性的尺寸效应进行研究,发现随着缝高比的增加,断裂过程区的尺寸逐渐减小;但对张开位移影响不大。
郭远帅[7]（2013）在《某无人机机翼断裂力学分析》文中提出本文主要对无人机机翼结构的应力强度因子进行求解分析。无人机结构材料的应力强度因子是进行后续无人机结构断裂力学研究的基础，而国内外对无人机断裂力学的研究较少，所以求解无人机机翼结构的应力强度因子具有很强的现实意义和应用意义。本文立足于工程实际，对无人机机翼的静强度进行了计算，并针对机翼的不同结构，求解了其应力强度因子，其目的是为无人机机翼结构的后续断裂性能研究提供分析方法和数据，为结构选型提供基础数据。本文分为绪论、断裂力学理论、无人机机翼结构建模及气动载荷分析、无人机机翼的静强度分析、无人机断裂力学分析及总结与展望六个部分。通过分析求解,得到机翼主要结构肋板、蒙皮和大梁结构的应力强度因子。论文的主要工作有：1)对无人机机翼结构进行强度分析时，依照某型号无人机机翼的结构图纸，采用Catia建立无人机机翼模型；然后，运用Fluent分析了机翼的气动载荷，并运用ANSYS Workbench中的流固耦合方法计算了机翼各部件的应力。2)对无人机机翼结构进行断裂力学分析时，分别计算了肋板、圆管大梁和蒙皮结构的应力强度因子。对肋板结构分别选用穿透裂纹、深埋裂纹和表面裂纹三种裂纹形式进行应力强度因子计算，其中，穿透裂纹采用有限元方法，深埋裂纹和表面裂纹采用解析法；对大梁结构选用孔边角裂纹的形式，采用能量差率法计算其应力强度因子；对蒙皮结构选用穿透裂纹的形式，采用估算法计算了其应力强度因子。研究工作可以为后来的无人机结构强度分析和断裂力学的深入研究提供参考。
方钊[8]（2019）在《高层钢结构梁柱焊接节点风致疲劳寿命预测研究》文中研究表明高层钢结构梁柱焊接节点在风荷载作用下可能会由于局部应力集中而导致疲劳破坏,因此急需发展一套系统的针对该类结构的疲劳寿命预测方法,为结构的设计提供参考。本文采用试验、模拟与理论相结合的研究方法,首先针对焊接接头标准试件进行了疲劳试验,并随后进行了梁柱焊接节点局部试件的疲劳试验,在此基础上对某高层钢结构进行了测压风洞试验,由此提出了一种被称为“一体化多尺度疲劳分析法”的结构疲劳分析方法,并结合多尺度有限元建模,分别采用基于名义应力、结构应力、局部应力以及断裂力学等多种寿命预测方法,对该高层钢结构应力集中的局部焊缝位置进行了疲劳裂纹萌生寿命预测及疲劳裂纹扩展寿命预测。本文的主要研究工作和取得成果如下:1.焊接接头标准试件的轴向疲劳试验研究。采用不同形式的焊接接头标准试件分别进行了轴向高周疲劳试验以及低周疲劳试验;对试验结果后处理方法进行改进,提出了一种考虑试件夹持端与试验机夹具之间滑移效应的线性滑移模型,从而提高结果后处理的精准度;对试件的疲劳破坏特性进行了分析,提出了各类试件的典型破坏形式以及破坏规律;在有限元建模的基础上,采用多种寿命预测方法对试件进行了寿命预测,并通过与试验结果的对比,探讨了寿命预测方法的精准度;对焊接接头的疲劳设计曲线进行了改进和拓展,建立了一种更为便捷的同时适用于焊接接头高周疲劳和低周疲劳寿命预测的统一设计曲线,为工程焊接构件的设计提供了参考。研究结果表明:焊接接头标准试件的寿命预测结果与实际试验结果虽略有差距但整体吻合较好;试件的夹持端与试验机夹具之间的滑移效应可以用线性滑移模型加以考虑,由此提高了试验结果后处理的精度;建立的统一设计曲线能够同时适用于焊接构件高周疲劳以及低周疲劳的寿命预测和设计并取得较好的结果。2.高层钢结构梁柱焊接节点局部试件的疲劳试验研究。对现有的高层钢结构梁柱焊接节点局部试件进行改进,设计了具有夹持端的节点局部试件,从而更为便捷地进行试验;对该试件进行了轴向拉压循环疲劳试验,对其疲劳性能进行了分析,总结了该类试件的破坏形式;在有限元建模的基础上,基于新建立的适用于高周疲劳和低周疲劳的统一设计曲线采用多种寿命预测方法对试件进行了寿命预测,并通过与试验结果的对比,探讨了各寿命预测方法在梁柱节点局部位置的精准度,并且验证了该统一设计曲线在梁柱节点局部位置的适用性。研究结果表明:在循环荷载的作用下,高层钢结构梁柱焊接节点局部焊缝位置具有较好的能量耗散能力,但疲劳强度以及抗疲劳能力相对稍差;各寿命预测方法均能在高层钢结构梁柱焊接节点的局部位置处取得较好的寿命预测效果;该统一设计曲线在避免弹塑性有限元分析的同时能够较好地适用于高层钢结构梁柱焊接节点局部焊缝位置的疲劳寿命预测以及设计。3.高层钢结构一体化多尺度疲劳分析法及多尺度建模验证。针对某高层钢结构的缩尺模型进行了刚性模型测压风洞试验研究,以平均风压系数以及脉动风压系数等指标探讨了结构表面的风压分布规律,并与中日规范的相应参考值以及计算流体动力学模拟结果进行了对比和分析,在此基础上分别考虑良态风和台风的作用,模拟了结构表面的风荷载时间序列;提出了一体化多尺度疲劳分析法,该方法能够较简便地确定整个结构最危险的梁柱焊接节点位置并更准确地预测该节点最危险焊缝局部位置的疲劳寿命;建立了由整体尺度模型、局部节点尺度模型以及局部焊缝尺度模型三种尺度模型组成的结构多尺度有限元分析模型,从而进行了焊接节点的疲劳寿命预测;在此基础上,验证了多尺度建模方法的合理性,并对建模中关键参数的选择提出了建议。研究结果表明:该风洞试验获得的体型系数和平均风压系数比规范参考值略微偏大,但比计算流体动力学的模拟值略微偏小,且相互之间整体变化趋势吻合较好,因此可认为该风洞试验结果较为可信;一体化多尺度疲劳分析法能够较为便捷地确定整个结构最危险的焊缝位置并且更准确地计算其疲劳寿命;对于高层钢框架支撑结构而言,底层边跨梁柱节点的内侧梁上翼缘板与柱连接焊缝的侧部焊趾处易发生疲劳破坏;采用约束方程法或子模型法建立的多尺度有限元模型在疲劳分析中能取得较好的精度;子模型法相对于约束方程法的精度更高,但更易受局部细观尺度模型区域大小的影响。4.高层钢结构梁柱焊接节点风致疲劳裂纹萌生寿命预测研究。对等效结构应力法、临界距离法以及缺口应力法进行了适用于土木结构及随机风荷载效应的拓展改进,对危险梁柱焊接节点的焊缝位置进行了良态风作用下的高周疲劳裂纹萌生寿命预测,并且进一步研究了各方法中计算结果对网格精细度的敏感性以及计算结果的收敛性;通过不同方法结果之间的对比,对各方法存在的问题进行了探讨;在此基础上对高层钢结构的梁柱焊接节点进行了在普通台风、强台风和超强台风等极端强风作用下的低周疲劳寿命预测,为梁柱焊接节点的相关设计提供参考。研究结果表明:经过拓展改进的等效结构应力法、缺口应力法以及临界距离法均能在高层钢结构梁柱焊接节点的风致疲劳寿命预测中取得较好的计算结果;当在焊缝附近存在较大的应力梯度变化时,热点应力法或等效结构应力法可能会低估疲劳损伤,临界距离法由于在该区域取平均应力值使得应用更为灵活,当局部应力沿焊缝深度方向分布非常不均匀时,缺口应力法由于子模型技术的使用可能会导致结果偏离实际值;在极端强风作用下,高层钢结构焊接节点的局部焊趾处有可能会产生较大的塑形应变,并最终导致低周疲劳破坏。5.高层钢结构梁柱焊接节点风致疲劳裂纹扩展寿命预测研究。对应力强度因子的求解方法进行了创新,提出了一种采用应变能密度因子计算二维裂纹尖端应力强度因子的方法,并且将该方法应用于I型裂纹、II型裂纹以及I+II复合型裂纹,通过与理论值的对比证明该方法有较好的精度;对焊接构件的二维贯通裂纹扩展进行了讨论,对现有的利用应变能密度因子计算疲劳裂纹扩展的方法进行了改进,提出了一种通过有限元计算结果直接计算应变能密度因子并进行疲劳裂纹扩展寿命预测的方法;建立了焊接构件三维表面裂纹疲劳扩展寿命预测模型,研究了表面边裂纹和中心裂纹的扩展规律;将该寿命预测模型进行适用于土木结构及随机风荷载的拓展改进,由此建立了高层钢结构梁柱焊接节点的三维表面裂纹扩展寿命预测模型并进行了寿命预测;对各疲劳寿命预测方法的优缺点进行了全面总结并提出了实际选择的建议。研究结果表明:提出的基于应变能密度因子的应力强度因子计算方法以能量为指标,能够较好地适用于二维裂纹应力强度因子的求解;提出的改进应变能密度因子计算疲劳裂纹扩展的方法能够更高效地进行二维裂纹的扩展寿命预测;三维表面裂纹扩展寿命预测模型与实际工程的疲劳裂纹扩展更为相符,在焊接构件及高层钢结构焊接节点的疲劳裂纹扩展寿命预测中有良好的应用前景;焊接节点有初始裂纹的高层钢结构在风的作用下存在服役期内由于疲劳裂纹扩展而发生疲劳破坏的可能性。
郑淳[9]（2013）在《基于断裂力学的公路钢桥疲劳寿命可靠度方法研究》文中研究说明疲劳寿命预测是钢桥抗疲劳设计和疲劳性能评估的重要任务。本文针对公路钢桥的荷载和结构特点，综合应用断裂力学数值计算理论、裂纹扩展理论、疲劳累积损伤理论和结构可靠度理论，从概率断裂力学的角度系统研究公路钢桥疲劳寿命预测及可靠度计算方法，揭示结构疲劳寿命的变异特性以及考察设计寿命内的疲劳失效概率，为解决工程结构疲劳与断裂问题提供一种具有良好计算精度与效率的数值模拟方法。本文研究的主要工作包括：（1）对结构疲劳问题研究进行文献综述。介绍了疲劳问题研究发展简史和现有抗疲劳设计方法；阐述了基于S-N曲线和基于断裂力学的疲劳寿命预测方法；对常用的概率断裂力学方法进行了归纳和分类，并介绍了三种主要的疲劳可靠度分析模型。（2）开展概率断裂力学方法研究。以基于Erdogan基本解的样条虚边界元法作为确定性断裂数值试验方法，分别结合结构可靠度计算的迭代响应面法和重要抽样蒙特卡罗法，提出了线弹性断裂问题可靠度分析的响应面-样条虚边界元法和重要抽样蒙特卡罗-样条虚边界元法。（3）开展常幅荷载下疲劳寿命预测及可靠度计算方法研究。综合应用Paris裂纹扩展理论和断裂分析样条虚边界元法，提出了基于样条虚边界元法的常幅荷载下疲劳寿命预测方法；进一步考虑疲劳问题随机因素的影响，联合应用结构可靠度分析响应面法，提出了基于样条虚边界元法的常幅荷载下疲劳寿命可靠度计算方法。（4）开展变幅荷载下疲劳寿命预测及可靠度计算方法研究。针对公路钢桥疲劳车辆荷载作用的特点，综合应用Miner线性累积损伤理论和常幅荷载下疲劳寿命预测方法，提出了基于样条虚边界元法的变幅荷载下疲劳寿命预测方法；进一步考虑疲劳问题随机因素的影响，联合应用结构随机分析的响应面－蒙特卡罗法，提出了基于样条虚边界元法的变幅荷载下疲劳寿命可靠度分析方法。（5）开展公路钢桥疲劳寿命可靠度分析工程应用研究。以香港汀九大桥为工程应用背景，采用本文提出的基于样条虚边界元法的变幅荷载下疲劳寿命可靠度分析方法，研究了桥面钢纵梁和钢横梁的疲劳寿命统计规律，以及这些构件在设计寿命内的疲劳失效概率。研究结果表明，所提出的概率断裂力学方法可以避免复杂的断裂驱动力偏导数列式过程，也可以避免直接蒙特卡罗法中庞大的确定性断裂分析样本试验量，具有良好的计算精度和较高的计算效率；所提出的常幅和变幅荷载下的结构疲劳寿命预测与可靠度计算方法，由于裂纹扩展过程中涉及的大量应力强度因子幅计算均由高效的基于Erdogan基本解的样条虚边界元法完成，因此总体上具有良好的计算精度和较高的计算效率。本文方法在汀九大桥疲劳寿命可靠度分析中的实际应用，充分验证了所提出方法的有效性。
侯善芹[10]（2016）在《金属材料应力疲劳寿命评价模型》文中研究说明疲劳破坏是工程中常见的破坏形式。国内外的研究者已经提出了许多疲劳破坏准则和寿命预测方法,多数破坏准则和寿命预测公式的普适性不高,载荷情况和构件几何不同时就需要另行试验。因此,寻找一个适用于任意循环应力状态,且能考虑缺口根部多轴应力梯度效应的疲劳寿命预测模型,具有理论意义和工程应用前景。损伤累积是引起应力疲劳的根本原因。要建立统一的寿命评价模型,必须找出支配疲劳损伤累积的根本因素。本文从原子平衡位置的周期性运动出发,提出循环变形是引起疲劳损伤累积的第一因素,而静态变形是循环变形的参考基点,对疲劳损伤累积也有影响,是第二因素,进而提出了一个用合成变形量表示的多轴疲劳损伤演化律,基于该损伤演化律得到了适用于任意应力状态的疲劳寿命评价公式,并利用单轴和多轴疲劳试验进行了验证,发现它既可以应用在单轴加载下,也可应用在比例和非比例的多轴加载下,且公式中的材料常数仅需要由单轴疲劳试验确定,方便于工程应用。众所周知,疲劳极限和寿命比例系数均依赖于平均应力。通过对文献中大量单轴疲劳试验结果的总结和尝试,提出了疲劳极限与平均应力、寿命比例系数与疲劳极限之间的经验关系。虽然在不同平均应力或应力比下,S-N曲线形状不同,但通过引入等效对称循环应力和等效对称循环寿命后,不同平均应力或应力比下的S-N曲线都可以用对称循环载荷作用下的S-N曲线进行统一表征。通过引入疲劳特征长度的概念,可以用统一的方法处理具有应力集中或奇异的疲劳问题。本文首次提出了具有应力集中或奇异应力场的疲劳破坏准则:当特征长度内的等效应力振幅达到材料的疲劳极限时,材料就发生疲劳破坏。具有应力集中或奇异材料的疲劳寿命需要依次考虑多个特征长度内材料的疲劳过程,在每个特征长度内材料的疲劳寿命仍用多轴应力疲劳寿命公式计算,并给出了裂纹稳态扩展速率的计算过程。确定临界损伤是利用损伤力学方法评价疲劳问题的关键之一。所谓临界损伤是指疲劳损伤累积的一个临界值,一旦损伤达到该值,就将发生脆性断裂。通过引入破坏特征长度内平均切向应力的概念,提出了一个关于奇异点脆性破坏的理论??场应力理论。该理论在材料基本强度特性的框架下,统一处理含不同奇异性的脆性断裂问题。结合宏观裂纹、小裂纹、V型缺口等几何形状缺陷的脆性破坏,从理论和试验验证了场应力理论的有效性。
二、第二章 断裂力学的基本理论（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、第二章 断裂力学的基本理论（论文提纲范文）
（1）层理对油页岩水力压裂裂缝扩展的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 油页岩资源的现状 |
| 1.3 油页岩水力压裂的研究现状 |
| 1.4 裂缝扩展的研究现状 |
| 1.5 断裂力学的研究现状 |
| 1.5.1 断裂力学的发展 |
| 1.5.2 岩石断裂韧性测试方法及研究现状 |
| 1.6 本文主要内容及技术路线 |
| 1.6.1 本文主要内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 油页岩裂缝扩展机理 |
| 2.1 岩石的破坏准则 |
| 2.2 油页岩井筒应力场分析 |
| 2.2.1 原始地应力场 |
| 2.2.2 应力坐标转换 |
| 2.2.3 应力重新分布 |
| 2.3 油页岩水力压裂裂缝扩展分析 |
| 2.3.1 水力裂缝扩展准则 |
| 2.3.2 裂缝扩展基本理论 |
| 2.3.3 油页岩裂缝扩展分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 断裂韧性测试试验及影响因素分析 |
| 3.1 断裂韧性测试 |
| 3.1.1 断裂韧性测试方法 |
| 3.1.2 断裂韧性试验过程 |
| 3.2 试验结果分析 |
| 3.2.1 试验曲线分析 |
| 3.2.2 试验数据结果 |
| 3.2.3 裂缝形态分析 |
| 3.2.4 拟合曲线分析 |
| 3.3 断裂韧性试验的影响因素分析 |
| 3.3.1 引言 |
| 3.3.2 试验方案设计 |
| 3.3.3 试验结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 关键因素测量及影响因素分析 |
| 4.1 油页岩间摩擦系数的测定及分析 |
| 4.1.1 油页岩间摩擦系数试验 |
| 4.1.2 油页岩间摩擦系数试验步骤 |
| 4.1.3 试验结果及分析 |
| 4.2 基于电镜扫描技术对油页岩微观结构分析 |
| 4.2.1 油页岩微观试验台介绍 |
| 4.2.2 油页岩样品制作及试验步骤 |
| 4.2.3 油页岩测试结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 不同层理的油页岩裂缝扩展试验及模型验证 |
| 5.1 油页岩裂缝扩展试验 |
| 5.1.1 试验台介绍 |
| 5.1.2 试验原理 |
| 5.1.3 试验方案及试样制作 |
| 5.1.4 水力压裂试验步骤 |
| 5.2 试验结果及分析 |
| 5.2.1 试验结果 |
| 5.2.2 结果分析 |
| 5.3 理论结果与试验结果对比分析 |
| 5.3.1 建立模型及参数选取 |
| 5.3.2 起裂压裂理论值与试验值对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）微观机制断裂理论在高强钢材料及钢结构断裂预测分析中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 断裂力学理论研究现状 |
| 1.2.1 断裂理论在工程中应用经历的环节 |
| 1.2.2 金属材料微观断裂机制研究现状 |
| 1.2.3 适合于结构钢材的微观机制断裂模型 |
| 1.2.4 校准断裂模型参数的试验方法 |
| 1.2.5 裂纹扩展数值模拟技术 |
| 1.3 微观机制断裂理论在钢结构工程领域中的应用现状 |
| 1.4 现有研究的不足 |
| 1.5 本文的研究目标与研究内容 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 研究思路与主要内容 |
| 第二章 Q460高强钢多轴复杂应力状态下的断裂性能：应力三轴度与Lode角参数影响效应研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 本研究的流程与步骤 |
| 2.3 应力三轴度、Lode角参数及断裂应变的定义 |
| 2.4 Q460高强钢切口试件断裂试验 |
| 2.4.1 材料属性 |
| 2.4.2 切口试件的几何尺寸、加工及试验准备 |
| 2.5 试验设备及加载方案 |
| 2.6 试验结果与分析 |
| 2.6.1 平滑圆棒试件试验结果 |
| 2.6.2 切口圆棒试件试验结果 |
| 2.6.3 剪切型/拉剪型平板切口试件试验结果 |
| 2.6.4 平板槽口试件试验结果 |
| 2.7 Q460钢材微观断裂机制分析 |
| 2.7.1 观测分析前准备 |
| 2.7.2 观测设备 |
| 2.7.3 电镜观测结果 |
| 2.8 数值模拟分析 |
| 2.8.1 有限元模型 |
| 2.8.2 材料的本构模型 |
| 2.8.3 材料的断裂时刻及断裂起始部位 |
| 2.9 数值模拟分析结果 |
| 2.10 讨论 |
| 2.10.1 切口对Q460钢材的脆性强化效应 |
| 2.10.2 切口对试件加载速率的影响 |
| 2.10.3 如何将本章结果应用于实际问题 |
| 2.10.4 Lode角对Q460结构钢材断裂性能的重要影响 |
| 2.11 国产结构钢及焊缝材料延性性能对比 |
| 2.12 本章小节 |
| 第三章 三维非耦合型断裂理论在高强钢材料中的适用性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 主应力、应力三轴度及Lode角参数的转换公式 |
| 3.3 非耦合型断裂模型在 (η,(?),(?))三维空间中的构建 |
| 3.3.1 改进的McClintock断裂模型 |
| 3.3.2 Rice-Tracey断裂模型 |
| 3.3.3 改进的最大剪应力准则 |
| 3.3.4 改进的Cockcroft-Latham断裂模型 |
| 3.3.5 改进的Mohr-Coulomb断裂模型 |
| 3.3.6 Johnson-Cook断裂模型 |
| 3.3.7 改进的Wilkins断裂模型 |
| 3.3.8 Xue-Wierzbicki断裂模型 |
| 3.3.9 Bai-Wierzbicki断裂模型 |
| 3.4 断裂模型的校准与对比分析 |
| 3.4.1 Q460高强钢在不同应力状态下的断裂应变 |
| 3.4.2 断裂模型的校准与对比分析 |
| 3.4.3 各断裂模型的预测精度 |
| 3.5 Q460钢切口试件裂纹扩展的数值模拟 |
| 3.5.1 Q460高强钢切口试件断裂试验 |
| 3.5.2 材料属性 |
| 3.5.3 延性损伤准则的引入 |
| 3.5.4 ABAQUS/Explicit拟静力分析中的质量放大设置 |
| 3.5.5 数值模拟分析结果 |
| 3.6 本章小节 |
| 第四章 临界距离理论在高强钢切口试件断裂预测分析中的适用性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 临界距离理论的基本原理 |
| 4.3 Q460高强钢临界距离理论参数校准 |
| 4.3.1 材料的基本属性 |
| 4.3.2 临界距离参数校准 |
| 4.4 Q460钢切口试件断裂起始位置与极限强度预测 |
| 4.4.1 平板槽口试件的断裂预测分析 |
| 4.4.2 剪切型平板切口试件的断裂预测分析 |
| 4.4.3 拉剪型平板切口试件的断裂预测分析 |
| 4.5 讨论 |
| 4.6 本章小节 |
| 第五章 三维非耦合型断裂理论在高强钢焊接试件断裂预测分析中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高强钢焊缝材料断裂参数校准 |
| 5.2.1 切口试件断裂试验 |
| 5.2.2 ER55型焊缝材料断裂参数的确定 |
| 5.2.3 Xue-Wierzbicki断裂模型参数校准 |
| 5.3 三维非耦合型断裂模型在高强钢焊缝试件断裂预测分析中的应用 |
| 5.3.1 正面与侧面角焊缝试件断裂试验 |
| 5.3.2 十字型焊接接头试件断裂试验 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 一种新三维断裂模型的提出及其在钢结构节点断裂预测分析中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 新的断裂模型 |
| 6.2.1 断裂模型的基本原理 |
| 6.2.2 断裂参数与本构参数间函数关系的建立 |
| 6.2.3 新断裂模型的提出 |
| 6.3 参数分析 |
| 6.3.1 硬化指数n对模型断裂轨迹的影响 |
| 6.3.2 断裂应变(?)对模型断裂轨迹的影响 |
| 6.4 本文模型在切口试件层次上的验证 |
| 6.5 本文模型在钢管节点断裂预测分析中的应用 |
| 6.5.1 冷成型方钢管焊接节点断裂预测分析 |
| 6.5.2 X形方圆汇交钢管节点断裂预测分析 |
| 6.6 本章小节 |
| 结论与展望 |
| 主要研究结论 |
| 本文主要创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）随机车辆作用下钢桥面板焊接细节疲劳寿命与可靠度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 随机车流与疲劳问题研究现状 |
| 1.2.1 桥梁上行驶的随机车流研究现状 |
| 1.2.2 钢桥疲劳寿命及可靠度计算研究现状 |
| 1.3 有待进一步研究的问题 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 钢桥面板焊接细节疲劳分析方法 |
| 2.1 S-N曲线法 |
| 2.1.1 英国BS5400:Part10规范 |
| 2.1.2 欧洲Eurocode3规范 |
| 2.1.3 美国AASHTO规范 |
| 2.1.4 中国铁路钢桥设计规范 |
| 2.1.5 公路钢结构桥梁设计规范 |
| 2.2 线弹性断裂力学理论(LEFM法) |
| 2.2.1 应力强度因子 |
| 2.2.2 疲劳裂纹扩展模型 |
| 2.2.3 疲劳裂纹扩展寿命 |
| 2.3 疲劳裂纹的跨尺度分析方法 |
| 2.3.1 约束应力区的概念 |
| 2.3.2 有限元求解应力强度因子 |
| 2.3.3 宏/微观跨尺度疲劳裂纹扩展模型 |
| 2.3.4 疲劳寿命计算结果与试验结果比较 |
| 2.3.5 微观效应对扩展行为和疲劳寿命的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 正交异性钢桥面板细节疲劳破坏概率模型 |
| 3.1 结构可靠度理论和计算方法 |
| 3.1.1 结构可靠度理论 |
| 3.1.2 结构可靠度的计算方法 |
| 3.2 基于传统疲劳理论(S-N曲线法)的疲劳破坏概率模型 |
| 3.2.1 疲劳损伤限值D_(max) |
| 3.2.2 材料性能参数C |
| 3.2.3 应力幅作用总次数N_(total) |
| 3.2.4 等效应力幅S_(eq) |
| 3.2.5 疲劳失效概率计算 |
| 3.3 基于概率断裂力学理论的疲劳破坏概率模型 |
| 3.3.1 材料参数C和 m |
| 3.3.2 裂纹初始深度a_0 |
| 3.3.3 裂纹形状(椭圆长轴与短轴比z) |
| 3.3.4 裂纹破坏深度a_f |
| 3.3.5 裂纹深度为a_0时的应力幅作用次数N_0 |
| 3.3.6 应力幅作用总次数N_(total)和等效应力幅S_(eq) |
| 3.3.7 疲劳失效概率计算 |
| 3.4 基于疲劳裂纹跨尺度分析方法的疲劳破坏概率模型 |
| 3.4.1 缺陷参数a_0和z |
| 3.4.2 材料参数C和 m |
| 3.4.3 裂纹破坏深度a_f |
| 3.4.4 应力幅作用总次数N_(total)和等效应力幅S_(eq) |
| 3.4.5 疲劳失效概率计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 随机荷载模拟与疲劳作用参数分析 |
| 4.1 南溪长江大桥的动态称重系统 |
| 4.2 实测车流统计分析及模拟 |
| 4.2.1 日车流量分析 |
| 4.2.2 车型分析 |
| 4.2.3 车辆行驶车道分析 |
| 4.2.4 车速分析 |
| 4.2.5 车距分析 |
| 4.2.6 车重、轴重分析 |
| 4.2.7 随机荷载模拟 |
| 4.3 疲劳应力幅及作用次数的计算 |
| 4.3.1 建立细节疲劳分析的有限元模型 |
| 4.3.2 正交异性钢桥面板疲劳分析构造细节的选定 |
| 4.3.3 车辆加载方式 |
| 4.3.4 横向分布系数 |
| 4.3.5 构造细节应力时程分析 |
| 4.3.6 铺装层温度对构造细节应力的影响 |
| 4.3.7 动力效应 |
| 4.3.8 应力时程的提取计数 |
| 4.4 疲劳作用参数分析 |
| 4.4.1 试验样本设计 |
| 4.4.2 神经网络预测模型 |
| 4.4.3 疲劳作用参数统计分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 正交异性钢桥面板细节疲劳寿命及可靠度分析 |
| 5.1 桥梁概况 |
| 5.2 疲劳累积损伤及寿命分析 |
| 5.2.1 基于S-N曲线法的疲劳累积损伤及寿命分析 |
| 5.2.2 基于LEFM法的疲劳累积损伤及寿命分析 |
| 5.2.3 基于跨尺度分析方法的疲劳累积损伤及寿命分析 |
| 5.2.4 轴重相关性及温度效应对疲劳累积损伤及寿命的影响 |
| 5.3 疲劳破坏可靠度分析 |
| 5.3.1 基于传统疲劳理论(S-N曲线法)的疲劳破坏可靠度分析 |
| 5.3.2 基于概率断裂力学理论的疲劳破坏可靠度分析 |
| 5.3.3 基于跨尺度分析方法的疲劳破坏可靠度分析 |
| 5.3.4 轴重相关性及温度效应对疲劳失效概率及可靠度指标的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（4）层状节理岩体高边坡地震动力破坏机理研究（论文提纲范文）
| 作者简介 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 选题背景及研究意义 |
| §1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体边坡地震动破坏过程中结构面的控制作用研究 |
| 1.2.2 岩体动力断裂力学研究 |
| 1.2.3 岩体边坡动力破坏物理模型实验研究 |
| 1.2.4 岩体边坡破坏非连续介质数值模型实验研究 |
| 1.2.5 层状岩体边坡地震动力破坏机理研究 |
| 1.2.6 发展趋势及存在问题 |
| §1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 层状节理岩体高边坡地震动力破坏模式分析 |
| §2.1 层状节理岩体高边坡工程地质特征 |
| 2.1.1 层状节理岩体高边坡构造特征 |
| 2.1.2 层面发育特征和物理力学性质 |
| 2.1.3 正交次级节理发育特征和物理力学性质 |
| §2.2 层面贯通扩展机制力学分析 |
| 2.2.1 岩石断裂力学基本理论 |
| 2.2.2 岩石断裂力学研究尺度及适用范围分析 |
| 2.2.3 层面扩展贯通机制岩石断裂力学模型分析 |
| §2.3 正交次级节理贯通扩展机制力学分析 |
| 2.3.1 构造力学模型分析 |
| 2.3.2 岩石断裂力学模型分析 |
| 2.3.3 贯通正交次级节理无法切割多层岩体现象原因分析 |
| §2.4 顺层节理岩体高边坡地震动力破坏模式 |
| 2.4.1 边坡地震动力破坏模型建立 |
| 2.4.2 顺层节理岩体高边坡内部层面地震动力破坏模式分析 |
| 2.4.3 正交次级节理地震动力破坏模式分析 |
| §2.5 逆层节理岩体高边坡地震动力破坏模式 |
| 2.5.1 边坡地震动力破坏模型建立 |
| 2.5.2 层面地震动力破坏模式分析 |
| 2.5.3 正交次级节理地震动力破坏模式分析 |
| §2.6 近水平层状节理岩体高边坡地震动力破坏模式 |
| 2.6.1 边坡地震动力破坏模型建立 |
| 2.6.2 层面地震动力破坏模式分析 |
| 2.6.3 正交次级节理地震动力破坏模式分析 |
| §2.7 本章小结 |
| 第三章 层状岩体边坡离心机动力破坏试验 |
| §3.1 离心机动力试验方法简介 |
| §3.2 相似材料层状岩体边坡模型制作 |
| 3.2.1 岩石相似材料制作 |
| 3.2.2 闭合层面制作 |
| 3.2.3 正交次级节理制作 |
| §3.3 层状节理岩体边坡离心机试验准备工作 |
| 3.3.1 离心机试验环境设定 |
| 3.3.2 水平动力波输入 |
| 3.3.3 监测仪器设计安装 |
| §3.4 顺层岩体边坡模型动力破坏试验 |
| §3.5 逆层岩体边坡模型动力破坏试验 |
| §3.6 本章小结 |
| 第四章 岩体边坡动力破坏过程连续-非连续介质耦合数值模拟方法 |
| §4.1 PFC2D岩体模型建立 |
| 4.1.1 PFC2D基本原理 |
| 4.1.2 PFC2D岩块模型建立 |
| 4.1.3 细观参数与宏观参数关系 |
| 4.1.4 PFC2D岩石内部细观闭合裂纹模型 |
| 4.1.5 PFC2D岩体层面模型 |
| 4.1.6 PFC2D层状岩体模型 |
| 4.1.7 PFC2D岩体正交次级节理模型 |
| §4.2 PFC/FLAC耦合边坡模型建立 |
| 4.2.1 FLAC基本原理 |
| 4.2.2 FLAC/PFC2D边坡耦合计算模型建立 |
| §4.3 层状节理岩体高边坡地震动力耦合模拟基本参数 |
| 4.3.1 PFC2D模型基本参数 |
| 4.3.2 FLAC模型基本参数 |
| 4.3.3 输入地震波基本参数 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 顺层节理岩体高边坡地震动力破坏过程模拟 |
| §5.1 顺层节理岩体边坡FLAC/PFC2D耦合计算模型 |
| §5.2 层面参数对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 5.2.1 非贯通层面强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 5.2.2 贯通层面强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 5.2.3 层面贯通率对边坡地震动力破坏过程影响 |
| §5.3 正交次级节理参数对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 5.3.1 非贯通正交次级节理强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 5.3.2 贯通正交次级节理强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 5.3.3 正交次级节理间距对边坡地震动力破坏过程影响 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 逆层节理岩体高边坡地震动力破坏过程模拟 |
| §6.1 逆层节理岩体边坡FLAC/PFC2D耦合计算模型 |
| §6.2 层面参数对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 6.2.1 非贯通层面强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 6.2.2 贯通层面强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 6.2.3 层面贯通率对边坡地震动力破坏过程影响 |
| §6.3 正交次级节理参数对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 6.3.1 非贯通正交次级节理强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 6.3.2 贯通正交次级节理强度对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 6.3.3 正交次级节理间距对边坡地震动力破坏过程影响 |
| §6.4 本章小结 |
| 第七章 近水平层状节理岩体高边坡地震动力破坏过程模拟 |
| §7.1 近水平层状节理岩体边坡FLAC/PFC2D耦合计算模型 |
| §7.2 正交次级节理参数对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 7.2.1 正交次级节理强度对边坡地震动力破坏过程的影响 |
| 7.2.2 边坡表层强度最低岩体厚度对边坡地震动力破坏过程的影响 |
| §7.3 层面参数对边坡地震动力破坏过程影响 |
| 7.3.1 层面抗剪强度对边坡地震动力破坏过程的影响 |
| 7.3.2 层面倾角对边坡地震动力破坏过程的影响 |
| §7.4 孙家园滑坡汶川地震动力破坏过程模拟 |
| 7.4.1 FLAC/PFC2D耦合计算模型建立 |
| 7.4.2 计算结果分析 |
| §7.5 本章小结 |
| 第八章 结论和展望 |
| §8.1 结论 |
| §8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）自修复微胶囊在水泥混凝土路面中的开裂行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水泥混凝土的自修复研究现状 |
| 1.2.2 微胶囊对水泥混凝土的自修复研究 |
| 1.2.3 多尺度分析方法 |
| 1.2.4 国内外研究现状评述 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 自修复水泥混凝土路面多尺度模型的建立 |
| 2.1 自修复水泥混凝土路面多尺度模型的尺度划分 |
| 2.2 水泥净浆中各相的体积分数计算 |
| 2.2.1 水泥水化模型的建立 |
| 2.2.2 水泥净浆中各相体积分数的确定 |
| 2.2.3 水泥净浆中各相体积分数的验证 |
| 2.3 水泥砂浆/混凝土中各相体积分数的确定 |
| 2.4 自修复水泥混凝土中各相体积分数的确定 |
| 2.5 多尺度几何模型的建立方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 自修复水泥混凝土等效热力学参数预估 |
| 3.1 细观力学基本理论介绍 |
| 3.1.1 Mori-Tanaka方法 |
| 3.1.2 复合球模型 |
| 3.1.3 广义自洽模型 |
| 3.1.4 分步夹杂方法 |
| 3.2 水泥混凝土等效弹性常数预估 |
| 3.2.1 水泥净浆的等效弹性常数预估 |
| 3.2.2 水泥混凝土等效弹性常数预估 |
| 3.2.3 水泥混凝土等效弹性常数的验证 |
| 3.3 微胶囊的等效热力学参数预估 |
| 3.3.1 微胶囊等效弹性常数预估 |
| 3.3.2 微胶囊等效热膨胀系数预估 |
| 3.4 自修复水泥混凝土等效热力学参数预估 |
| 3.4.1 自修复水泥混凝土等效弹性常数预估 |
| 3.4.2 自修复水泥混凝土等效热膨胀系数预估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 水泥混凝土路面中微胶囊抗裂性分析模型研究 |
| 4.1 水泥混凝土路面温度场分析 |
| 4.1.1 温度翘曲应力分析 |
| 4.1.2 水泥混凝土路面温度场分析 |
| 4.2 车辆和温度荷载作用下水泥混凝土路面应力分析 |
| 4.2.1 模型的假设和基本参数 |
| 4.2.2 水泥混凝土路面的应力分析 |
| 4.2.3 应力集中位置确定 |
| 4.3 基于耦合多尺度的微胶囊囊壁应力分析 |
| 4.3.1 耦合多尺度原理 |
| 4.3.2 周期性边界条件 |
| 4.3.3 微胶囊囊壁应力分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水泥混凝土路面中微胶囊的抗裂性分析 |
| 5.1 微胶囊物理参数对囊壁应力的影响 |
| 5.1.1 囊壁弹性模量对囊壁应力的影响 |
| 5.1.2 微胶囊尺寸对囊壁应力的影响 |
| 5.1.3 囊壁厚度/囊芯半径比对囊壁应力的影响 |
| 5.2 超载率对囊壁应力的影响 |
| 5.3 微胶囊在水泥混凝土中的抗裂性评价 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 水泥混凝土路面中微胶囊可裂性分析模型研究 |
| 6.1 裂纹扩展数值模拟方法 |
| 6.1.1 扩展有限元 |
| 6.1.2 内聚力模型 |
| 6.2 水泥混凝土中微胶囊的断裂模拟方法 |
| 6.3 断裂力学基本理论 |
| 6.3.1 裂纹的主要型式 |
| 6.3.2 裂纹尖端应力场和位移场 |
| 6.3.3 应力强度因子的计算 |
| 6.3.4 裂纹扩展判定准则 |
| 6.4 基于扩展有限元与内聚力模型的微胶囊可裂性分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 水泥混凝土路面中微胶囊的可裂性分析 |
| 7.1 囊壁弹性模量对微胶囊可裂性的影响 |
| 7.2 粘结强度对对微胶囊可裂性的影响 |
| 7.3 囊壁厚度/囊芯半径比对微胶囊可裂性的影响 |
| 7.4 微胶囊的可裂性评价 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 创新点 |
| 进一步研究建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）复杂应力状态下虚裂纹模型解析与混凝土断裂过程区研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 断裂力学在混凝土中的应用 |
| 1.2.2 虚裂纹模型和钝裂纹带模型 |
| 1.2.3 混凝土断裂过程区特性研究 |
| 1.2.4 双向应力条件下断裂特性研究 |
| 1.2.5 混凝土压剪弯断裂问题研究 |
| 1.3 主要工作 |
| 1.4 论文结构及技术路线 |
| 第二章 满足虚裂纹张开位移条件解析解的构建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 求解思路 |
| 2.2.1 基本思想 |
| 2.2.2 理论基础 |
| 2.3 权函数的求解 |
| 2.3.1 问题的一般解 |
| 2.3.2 求解满足虚裂纹张开位移条件的特解 |
| 2.3.3 反推权函数的基本步骤 |
| 2.4 算例应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 单支点楔入式紧凑拉伸试件的虚裂纹模型解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基本原理 |
| 3.3 问题的奇异解 |
| 3.3.1 函数形式 |
| 3.3.2 边界条件 |
| 3.3.3 求解 |
| 3.4 应力强度因子分析 |
| 3.5 问题的虚裂纹模型解 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 双支点楔入式紧凑拉伸试件的虚裂纹模型解及断裂特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题的奇异解 |
| 4.2.1 函数构建 |
| 4.2.2 边界条件 |
| 4.2.3 求解 |
| 4.3 双支点楔入式紧凑拉伸试验 |
| 4.3.1 试验概况 |
| 4.3.2 混凝土断裂过程区尺寸测定 |
| 4.4 平行裂纹方向压应力对断裂过程区特性影响 |
| 4.4.1 对断裂过程区尺寸的影响 |
| 4.4.2 对裂纹峰值荷载的影响 |
| 4.4.3 DICM结果可靠性验证 |
| 4.5 满足问题虚裂纹张开位移条件的解析解 |
| 4.5.1 虚裂纹张开位移 |
| 4.5.2 问题的虚裂纹模型解析解 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 含坝踵裂纹重力坝的虚裂纹模型解及断裂特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本函数 |
| 5.3 问题的应力函数 |
| 5.4 界面剪切破坏模型 |
| 5.5 I-II复合型裂纹破坏模型 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 双支点楔入式紧凑拉伸试件断裂全过程分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型建立 |
| 6.3 计算结果与讨论 |
| 6.3.1 P-CMOD曲线对比 |
| 6.3.2 断裂过程区尺寸的对比分析 |
| 6.4 混凝土断裂特性尺寸效应研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 附录 A Duan-Nakagawa模型 |
| 附录 B Williams应力函数 |
| 附录 C 无限大楔形体受重力和液体压力的应力函数 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）某无人机机翼断裂力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外无人机断裂力学研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 断裂力学基本理论 |
| 2.1 裂纹的类型 |
| 2.2 裂纹尖端应力场 |
| 2.3 裂纹尖端应力强度因子的求解方法 |
| 2.3.1 常规元法 |
| 2.3.2 特殊元法 |
| 2.4 间接求解应力强度因子的方法 |
| 2.5 ANSYS 数值模拟断裂力学参数 |
| 2.5.1 裂纹尖端区域的建模 |
| 2.5.2 应力强度因子的计算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 无人机机翼结构的建模及气动分析 |
| 3.1 无人机机翼结构建模 |
| 3.1.1 无人机结构外形的基本参数 |
| 3.1.2 Catia 建模 |
| 3.2 机翼气动载荷分析 |
| 3.2.1 FLUENT 简介 |
| 3.2.2 前处理 |
| 3.2.3 利用 FLUENT 求解器求解 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 无人机机翼的静强度分析 |
| 4.1 无人机机翼结构模型化 |
| 4.1.1 结构模型化简介 |
| 4.1.2 结构网格划分 |
| 4.2 无人机机翼静强度分析 |
| 4.2.1 流固耦合简介 |
| 4.2.2 流固耦合操作方法 |
| 4.2.3 机翼结构静强度分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 无人机机翼断裂力学分析 |
| 5.1 肋板的应力强度因子求解 |
| 5.1.1 肋板断裂力学分析模型的建立 |
| 5.1.2 含穿透裂纹肋板的应力强度因子的计算 |
| 5.1.3 含埋藏裂纹肋板的应力强度因子的计算 |
| 5.1.4 含表面裂纹肋板的应力强度因子的计算 |
| 5.2 含裂纹机翼大梁应力强度因子的求解 |
| 5.2.1 机翼圆管大梁断裂力学分析模型的建立 |
| 5.2.2 含三维裂纹圆管大梁的应力强度因子计算 |
| 5.3 蒙皮裂纹的应力强度因子求解 |
| 5.3.1 蒙皮断裂力学分析模型的建立 |
| 5.3.2 含穿透裂纹蒙皮的应力强度因子的计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）高层钢结构梁柱焊接节点风致疲劳寿命预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 焊接接头疲劳试验 |
| 1.2.2 结构多尺度建模 |
| 1.2.3 裂纹应力强度因子的计算 |
| 1.2.4 风致疲劳寿命预测 |
| 1.2.5 疲劳寿命预测方法 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 焊接接头标准试件轴向疲劳试验研究 |
| 2.1 轴向高周疲劳试验 |
| 2.1.1 试验概述 |
| 2.1.2 试验结果 |
| 2.1.3 疲劳寿命预测 |
| 2.2 轴向低周疲劳试验 |
| 2.2.1 试验概述 |
| 2.2.2 试验结果分析 |
| 2.2.3 疲劳寿命预测 |
| 2.2.4 设计曲线的讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 高层钢结构梁柱焊接节点局部试件疲劳试验研究 |
| 3.1 试件概述 |
| 3.2 试验结果分析 |
| 3.2.1 试件破坏现象 |
| 3.2.2 轴向力-位移曲线 |
| 3.2.3 循环硬化及循环软化特性 |
| 3.2.4 应力-应变滞回曲线 |
| 3.2.5 循环应力-应变曲线 |
| 3.2.6 应变-寿命曲线 |
| 3.3 疲劳寿命预测 |
| 3.3.1 有限元分析 |
| 3.3.2 寿命预测 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 高层钢结构测压风洞试验研究及风荷载模拟 |
| 4.1 刚性模型测压风洞试验 |
| 4.1.1 工程概况及试验模型 |
| 4.1.2 大气边界层模拟 |
| 4.1.3 测压试验 |
| 4.1.4 与荷载规范的对比 |
| 4.2 计算流体动力学模拟 |
| 4.2.1 数值模拟 |
| 4.2.2 计算结果分析 |
| 4.3 风荷载模拟 |
| 4.3.1 良态风顺风向荷载 |
| 4.3.2 台风顺风向荷载 |
| 4.3.3 横风向效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高层钢结构一体化多尺度疲劳分析法及建模验证 |
| 5.1 一体化多尺度疲劳分析法 |
| 5.1.1 整体结构尺度分析 |
| 5.1.2 局部节点尺度分析 |
| 5.1.3 局部焊缝尺度分析 |
| 5.2 多尺度有限元建模验证 |
| 5.2.1 有限元模型 |
| 5.2.2 风荷载静力分析 |
| 5.2.3 风荷载动力分析及疲劳分析 |
| 5.2.4 局部模型区域大小选择 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 梁柱焊接节点风致疲劳裂纹萌生寿命预测 |
| 6.1 良态风作用下的高周疲劳裂纹萌生寿命预测 |
| 6.1.1 等效结构应力法 |
| 6.1.2 临界距离法 |
| 6.1.3 缺口应力法 |
| 6.1.4 分析和对比 |
| 6.2 台风作用下的低周疲劳裂纹萌生寿命预测 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 梁柱焊接节点风致疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 7.1 应力强度因子的求解 |
| 7.1.1 方法概述 |
| 7.1.2 计算实例 |
| 7.1.3 分析与讨论 |
| 7.2 二维贯通疲劳裂纹扩展研究 |
| 7.3 三维表面疲劳裂纹扩展研究 |
| 7.3.1 有限元模型的建立 |
| 7.3.2 疲劳寿命的预测 |
| 7.3.3 分析与讨论 |
| 7.4 高层钢结构梁柱焊接节点的疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 7.4.1 计算方法的改进 |
| 7.4.2 裂纹扩展的计算 |
| 7.4.3 寿命预测方法选择建议 |
| 7.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结和展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 作者在攻读博士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）基于断裂力学的公路钢桥疲劳寿命可靠度方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 疲劳问题发展简史 |
| 1.2.1 疲劳的基本概念 |
| 1.2.2 疲劳问题研究的发展历程 |
| 1.3 抗疲劳设计方法 |
| 1.3.1 无限寿命设计 |
| 1.3.2 安全寿命设计 |
| 1.3.3 损伤容限设计 |
| 1.3.4 疲劳可靠性设计 |
| 1.4 疲劳寿命预测方法 |
| 1.4.1 基于 S-N 曲线的疲劳寿命预测方法 |
| 1.4.2 基于断裂力学的疲劳寿命预测方法 |
| 1.5 结构疲劳可靠度研究 |
| 1.5.1 结构可靠度理论 |
| 1.5.2 概率断裂力学 |
| 1.5.3 疲劳可靠度分析模型 |
| 1.6 本文主要研究工作 |
| 第二章 概率断裂力学样条虚边界元法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 确定性断裂分析样条虚边界元法 |
| 2.2.1 无限大含裂纹平面问题基本解（Erdogan 基本解） |
| 2.2.2 基于 Erdogan 基本解的样条虚边界元法 |
| 2.3 复合型裂纹的等效应力强度因子 |
| 2.4 结构可靠度计算方法 |
| 2.4.1 一次二阶矩法 |
| 2.4.2 JC 法 |
| 2.4.3 响应面法 |
| 2.4.4 蒙特卡罗法 |
| 2.5 断裂问题可靠度分析样条虚边界元法 |
| 2.5.1 功能函数 |
| 2.5.2 随机参数统计特征 |
| 2.5.3 可靠度分析方法 |
| 2.6 数值算例 |
| 2.6.1 算例 1 含两圆孔中心 I 型裂纹方形板问题 |
| 2.6.2 算例 2 单边斜裂纹矩形板问题 |
| 2.6.3 算例 3 单边 I 型裂纹矩形板问题 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 常幅荷载下疲劳寿命可靠度分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 3.2.1 疲劳裂纹扩展理论 |
| 3.2.2 疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 3.2.3 复合型疲劳裂纹扩展分析 |
| 3.3 疲劳裂纹扩展寿命可靠度分析 |
| 3.3.1 功能函数 |
| 3.3.2 随机参数统计特征 |
| 3.3.3 可靠度分析方法 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.4.1 算例 1 中心 I 型裂纹方形板问题 |
| 3.4.2 算例 2 含两圆孔中心 I 型裂纹方形板问题 |
| 3.4.3 算例 3 中心斜裂纹矩形板问题 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 变幅荷载下疲劳寿命可靠度分析方法 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 疲劳车辆荷载谱 |
| 4.2.1 典型车辆荷载谱 |
| 4.2.2 专用车辆荷载谱 |
| 4.2.3 标准疲劳车荷载谱 |
| 4.3 应力谱的建立 |
| 4.3.1 桥梁细节的应力历程 |
| 4.3.2 应力循环计数方法 |
| 4.3.3 多车效应的影响 |
| 4.3.4 建立应力谱的步骤 |
| 4.4 变幅荷载下疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 4.4.1 疲劳累积损伤理论 |
| 4.4.2 疲劳裂纹扩展寿命预测 |
| 4.5 变幅荷载下疲劳裂纹扩展寿命可靠度分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 公路钢桥疲劳寿命可靠度分析工程应用 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 汀九大桥工程简介 |
| 5.3 疲劳寿命可靠度分析步骤 |
| 5.4 车辆荷载作用下的构件应力分析 |
| 5.4.1 全桥三维有限元模型 |
| 5.4.2 建立构件应力影响线 |
| 5.5 建立疲劳车辆荷载谱及构件应力谱 |
| 5.5.1 建立专用车辆荷载谱 |
| 5.5.2 建立构件应力谱 |
| 5.6 疲劳破坏危险薄壁构件的确定 |
| 5.6.1 危险构件的判断方法 |
| 5.6.2 危险构件的确定 |
| 5.7 薄壁构件疲劳寿命预测 |
| 5.7.1 断裂力学分析模型 |
| 5.7.2 疲劳寿命预测 |
| 5.8 薄壁构件疲劳寿命可靠度分析 |
| 5.8.1 疲劳寿命表达式 |
| 5.8.2 随机参数的统计特征 |
| 5.8.3 疲劳寿命可靠度分析结果 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.1.1 主要工作 |
| 6.1.2 主要创新点 |
| 6.1.3 主要结论 |
| 6.2 进一步研究方向 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）金属材料应力疲劳寿命评价模型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 疲劳问题的概述 |
| 1.2.1 疲劳的概念及分类 |
| 1.2.2 疲劳寿命 |
| 1.2.3 疲劳寿命预测方法 |
| 1.3 应力疲劳的研究现状 |
| 1.3.1 均匀应力疲劳 |
| 1.3.2 梯度应力疲劳 |
| 1.4 存在的问题及立足点 |
| 1.5 本文的主要内容 |
| 第二章 应力疲劳寿命预测模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于热扰动运动的疲劳损伤演化过程 |
| 2.2.1 金属材料的微观缺陷 |
| 2.2.2 原子的热扰动运动 |
| 2.2.3 基于热扰动运动的损伤演化机理 |
| 2.3 应力疲劳损伤累积模型 |
| 2.3.1 体积损伤变量 |
| 2.3.2 交变载荷 |
| 2.3.3 微观机理的宏观表征 |
| 2.3.4 疲劳损伤演化模型 |
| 2.3.5 初始损伤和临界损伤 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 单轴疲劳寿命评价模型及试验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单轴疲劳损伤累积模型 |
| 3.2.1 退化的疲劳损伤累积模型 |
| 3.2.2 各参数对疲劳寿命的影响 |
| 3.3 试验验证 |
| 3.3.1 疲劳寿命的预测 |
| 3.3.2 寿命周期内疲劳损伤的预测及累积规律 |
| 3.4 状态参数与平均应力的关系 |
| 3.4.1 寿命比例系数与应力比的试验关系 |
| 3.4.2 疲劳极限与平均应力的关系 |
| 3.4.3 寿命比例系数与平均应力的关系 |
| 3.5 统一的单轴疲劳寿命预测模型及试验验证 |
| 3.5.1 统一的单轴疲劳理论 |
| 3.5.2 试验验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 多轴疲劳寿命评价模型及试验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 比例加载 |
| 4.2.1 退化的多轴疲劳寿命预测模型 |
| 4.2.2 几种特例 |
| 4.2.3 试验验证 |
| 4.3 非比例加载 |
| 4.3.1 异相加载 |
| 4.3.2 异步加载 |
| 4.4 考虑平均应力的多轴疲劳寿命预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 具有应力集中或应力奇异点的疲劳问题 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 疲劳特征长度 |
| 5.3 疲劳强度的评价 |
| 5.3.1 含小缺陷的疲劳极限 |
| 5.3.2 含小裂纹的疲劳扩展门槛值 |
| 5.4 疲劳寿命的预测 |
| 5.4.1 裂纹的萌生方向和萌生寿命 |
| 5.4.2 疲劳裂纹的扩展寿命 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 奇异点破坏的场应力理论 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 场应力破坏理论 |
| 6.2.1 奇异应力场的一般形式 |
| 6.2.2 破坏理论的一般性要求 |
| 6.2.3 破坏机理 |
| 6.2.4 破坏特征长度的概念 |
| 6.2.5 场应力 |
| 6.2.6 破坏方向 |
| 6.2.7 破坏条件 |
| 6.3 试验验证与讨论 |
| 6.3.1 宏观大裂纹 |
| 6.3.2 小裂纹 |
| 6.3.3 V型切口 |
| 6.3.4 结合材料的界面裂纹 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 合成相对变形的推导过程 |
| 附录 B R_a的推导过程 |
| 附录 C F_1和F_2的积分过程 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的文章 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
四、第二章 断裂力学的基本理论（论文参考文献）
- [1]层理对油页岩水力压裂裂缝扩展的影响研究[D]. 张颖. 吉林大学, 2020(08)
- [2]微观机制断裂理论在高强钢材料及钢结构断裂预测分析中的应用研究[D]. 李文超. 长安大学, 2017(01)
- [3]随机车辆作用下钢桥面板焊接细节疲劳寿命与可靠度研究[D]. 李明. 长沙理工大学, 2018
- [4]层状节理岩体高边坡地震动力破坏机理研究[D]. 李祥龙. 中国地质大学, 2013(04)
- [5]自修复微胶囊在水泥混凝土路面中的开裂行为研究[D]. 王黎. 长安大学, 2019(01)
- [6]复杂应力状态下虚裂纹模型解析与混凝土断裂过程区研究[D]. 侯永康. 石家庄铁道大学, 2020(01)
- [7]某无人机机翼断裂力学分析[D]. 郭远帅. 南昌航空大学, 2013(04)
- [8]高层钢结构梁柱焊接节点风致疲劳寿命预测研究[D]. 方钊. 东南大学, 2019(01)
- [9]基于断裂力学的公路钢桥疲劳寿命可靠度方法研究[D]. 郑淳. 华南理工大学, 2013(05)
- [10]金属材料应力疲劳寿命评价模型[D]. 侯善芹. 上海交通大学, 2016(03)