巖石細(xì)觀損傷力學(xué)基礎(chǔ)

目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1 問(wèn)題的提出2
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀4
1.2.1 基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的巖石細(xì)觀量化試驗(yàn)研究4
1.2.2 大理巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷與量化統(tǒng)計(jì)分析研究5
1.2.3 紅砂巖細(xì)觀損傷演化特性及其本構(gòu)模型試驗(yàn)研究6
1.2.4 巖石溫度效應(yīng)研究進(jìn)展及現(xiàn)狀8
1.2.5 基于擴(kuò)展有限元法的巖石三維裂紋擴(kuò)展研究9
參考文獻(xiàn)11
第2章 基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的巖石細(xì)觀量化試驗(yàn)研究16
2.1 數(shù)字圖像處理技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用16
2.2 圖像預(yù)處理17
2.2.1 圖像數(shù)字化17
2.2.2 圖像增強(qiáng)18
2.2.3 圖像分割19
2.3 區(qū)域生長(zhǎng)算法20
2.3.1 形態(tài)學(xué)的處理20
2.3.2 區(qū)域生長(zhǎng)的基本公式22
2.3.3 區(qū)域生長(zhǎng)23
2.3.4 區(qū)域生長(zhǎng)程序24
2.3.5 提取微裂隙二維信息26
2.4 MATLAB程序提取微裂紋信息29
2.4.1 平臺(tái)簡(jiǎn)介及優(yōu)點(diǎn)29
2.4.2 自研軟件介紹29
參考文獻(xiàn)33
第3章 大理巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷與量化統(tǒng)計(jì)分析36
3.1 研究背景36
3.2 試樣采集及性質(zhì)36
3.3 大理巖單軸壓縮細(xì)觀損傷SEM試驗(yàn)研究38
3.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?8
3.3.2 動(dòng)態(tài)在位試驗(yàn)的試樣制備38
3.3.3 基于SEM的在位觀測(cè)試驗(yàn)儀器設(shè)備39
3.3.4 數(shù)據(jù)采集40
3.3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析43
3.4 大理巖細(xì)觀損傷力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化統(tǒng)計(jì)分析50
3.4.1 微裂紋方位角50
3.4.2 微裂紋長(zhǎng)度55
3.4.3 微裂紋總面積59
3.4.4 微裂紋間距61
3.4.5 微裂紋長(zhǎng)寬比62
3.5 基于Monte Carlo理論的大理巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程模擬62
3.5.1 Monte Carlo模擬理論63
3.5.2 大理巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程模擬63
參考文獻(xiàn)69
第4章 大理巖細(xì)觀損傷本構(gòu)模型70
4.1 細(xì)觀損傷本構(gòu)理論70
4.2 基于SEM試驗(yàn)的大理巖細(xì)觀損傷本構(gòu)模型原理72
4.2.1 基本假定72
4.2.2 大理巖細(xì)觀尺度微結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型73
4.3 基于SEM試驗(yàn)的大理巖細(xì)觀損傷本構(gòu)模型74
4.3.1 微裂紋描述74
4.3.2 大理巖細(xì)觀損傷本構(gòu)模型推導(dǎo)75
4.4 修正寬長(zhǎng)比78
參考文獻(xiàn)86
第5章 基于不同含水率紅砂巖的細(xì)觀損傷演化研究87
5.1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介87
5.1.1 試樣制備87
5.1.2 試驗(yàn)儀器88
5.1.3 紅砂巖單軸壓縮細(xì)觀損傷試驗(yàn)89
5.2 試驗(yàn)研究及機(jī)理分析90
5.2.1 水對(duì)紅砂巖宏觀力學(xué)特性的影響90
5.2.2 水對(duì)紅砂巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化的影響93
5.3 水-巖物理化學(xué)作用的微觀分析97
5.4 試驗(yàn)圖像信息及數(shù)據(jù)提取98
5.4.1 程序概述98
5.4.2 圖像前處理99
5.4.3 圖像后處理100
5.4.4 細(xì)觀結(jié)構(gòu)信息量化101
5.5 微裂紋損傷演化規(guī)律分析111
5.5.1 微裂紋損傷演化與宏觀力學(xué)響應(yīng)的關(guān)系111
5.5.2 損傷破壞臨界值和裂紋擴(kuò)展模式分析113
5.5.3 初始損傷和損傷局部化研究115
5.6 紅砂巖本構(gòu)模型探討118
5.6.1 損傷變量的定義118
5.6.2 紅砂巖峰值應(yīng)變前損傷本構(gòu)方程119
5.6.3 紅砂巖峰值應(yīng)變后損傷本構(gòu)方程120
5.7 本構(gòu)模型的驗(yàn)證123
5.7.1 概述123
5.7.2 本構(gòu)模型的驗(yàn)證與分析127
參考文獻(xiàn)130
第6章 大理巖高溫細(xì)觀試驗(yàn)及本構(gòu)研究132
6.1 大理巖斷口細(xì)觀結(jié)構(gòu)SEM試驗(yàn)研究132
6.1.1 試樣巖性特征132
6.1.2 試驗(yàn)設(shè)備133
6.1.3 微觀結(jié)構(gòu)和斷裂分析133
6.2 巖石熱開(kāi)裂機(jī)理138
6.3 試驗(yàn)圖像信息及數(shù)據(jù)提取140
6.3.1 圖像識(shí)別程序簡(jiǎn)介140
6.3.2 微裂紋圖像信息提取141
6.4 二維裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬142
6.4.1 Monte Carlo模擬的基本原理143
6.4.2 各溫度巖石斷口微裂紋網(wǎng)絡(luò)模擬143
6.5 高溫下巖石損傷演化分形特征分析145
6.5.1 分形理論基本概念145
6.5.2 裂隙網(wǎng)絡(luò)損傷分形維數(shù)測(cè)定方法145
6.5.3 分形維數(shù)計(jì)算過(guò)程147
6.5.4 分形維數(shù)的估測(cè)148
6.5.5 分形維數(shù)與損傷變量150
參考文獻(xiàn)154
第7章 巖石細(xì)觀損傷仿真模擬155
7.1 有限元軟件簡(jiǎn)介155
7.2 參數(shù)分析159
7.2.1 單軸拉伸數(shù)值試驗(yàn)160
7.2.2 三軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)161
7.3 大理巖單軸壓縮細(xì)觀損傷試驗(yàn)的數(shù)值模擬162
7.3.1 數(shù)值試驗(yàn)?zāi)Ｐ?62
7.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析163
7.4 巖石三維裂紋擴(kuò)展過(guò)程再現(xiàn)仿真研究166
7.4.1 基于ABAQUS的擴(kuò)展有限元法166
7.4.2 擴(kuò)展有限元法對(duì)單裂紋單軸壓縮擴(kuò)展過(guò)程的研究169
7.4.3 擴(kuò)展有限元法對(duì)單裂紋雙軸壓縮擴(kuò)展過(guò)程的研究172
7.4.4 擴(kuò)展有限元法對(duì)二維多裂紋單軸壓縮擴(kuò)展過(guò)程的研究176
7.4.5 三維含表面裂隙試樣裂紋擴(kuò)展研究193
7.4.6 三維含深埋裂隙試樣裂紋擴(kuò)展研究207
參考文獻(xiàn)217