脉冲载荷作用下非均质准脆性材料多尺度损伤破裂过程研究

项目名称： 脉冲载荷作用下非均质准脆性材料多尺度损伤破裂过程研究

项目编号： No.11172200

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 蔡宗熙

作者单位： 天津大学

项目金额： 58万元

中文摘要： 全面了解非均质准脆性材料的损伤破裂机理是隧道掘进、石油钻井、矿石开采与加工等工程领域亟待解决的关键科学与技术问题。本项目针对准脆性材料拉压损伤机理不同、宏微观损伤破碎过程非常复杂的特点，对其在脉冲载荷作用下的多尺度几何与物理特征及其数学描述方法开展理论与实验研究。通过分析脉冲载荷作用下裂纹附近受力变形特征及损伤破裂过程中宏微观裂纹几何特征的变化规律，研究宏微观裂纹几何特征的损伤力学描述方法，提出统一的多尺度损伤力学变量；考虑非均质、各向异性及预应力等因素影响，研究裂纹形成、扩展的能量耗散特征，提出含损伤变量的自由能函数的具体形式，建立以损伤变量为参数的非线性弹性本构模型及相应的损伤变量演化方程；在连续介质力学框架下建立封闭的控制方程系统，研究损伤导致的应变软化、应变局部化、屈曲与后屈曲问题及相应的解析和数值分析方法。为石油钻井与隧道掘进领域相关技术开发提供理论基础。

中文关键词： 准脆性材料；脉冲载荷；损伤；非线性弹性；多尺度

英文摘要：

英文关键词： quasi-brittle material；pulse load；damage；nonlinear elasticity；multiscale