辽宁工程技术大学计算力学研究所
- 作品数：85 被引量：193H指数：9
- 相关机构：中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院中国地震局地质研究所中原工学院建筑工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省高等学校优秀人才支持计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程理学天文地球更多>>
- 预设V形缺口的单向拉伸岩样变形-开裂过程模拟——基于连续-非连续方法被引量：5
- 2018年
- 利用自主开发的连续-非连续方法,通过在岩样左、右两侧预设V形缺口,开展了拉伸位移控制加载条件下岩样变形-开裂过程的数值模拟研究。研究发现：在节点分离前,最大主应力集中于V形缺口尖端附近;在节点分离后,最大主应力集中于裂缝尖端附近;岩样中节点分离是由外及里逐渐发生;由于岩样内部一定尺寸弹性核心的存在,即使岩样发生少许节点分离,岩样承载能力也不会下降,但刚度会劣化;在节点分离不久,分离节点的法向张开度和法向力均呈现一定的非线性,这可能与分离节点周围单元应力分布不均匀和未考虑切向力等因素有关;网格加密后,V形缺口的尺寸相应降低,这导致载荷-位移曲线的峰值提升,该曲线的峰前和峰后部分变陡;分离节点的法向张开度和法向黏聚力随时间的演变曲线几乎不存在网格依赖性。对文中的多种数值结果的正确性进行了检验。
- 王学滨王学滨郭瑞郭瑞郭翔
- 关键词：开裂过程
- 基于数字图像相关方法的单轴压缩煤样应变场破坏前兆评价被引量：4
- 2018年
- 为探索煤样的破坏前兆,进行煤样的单轴压缩试验,利用数字图像相关方法计算煤样破坏过程中的应变场,并对应变数据进行处理（当水平线应变小于0时令其为0且当垂直线应变大于0时令其为0）,统计了5种应变的变异系数随纵向应变的演变规律。结果发现：1）从水平线应变场、剪应变场、最大剪切应变场和体积应变场上均能观察到不同程度的破坏前兆,即应变局部化;2）对比其他应变的变异系数变化规律,处理后的水平线应变、处理与否的最大剪切应变的变异系数随纵向应变演变的平稳-突变规律具有普适性,变异系数的突变能很好地表征应变局部化的出现,煤样的破坏前兆易于识别。
- 王学滨王学滨董伟
- 关键词：安全工程单轴压缩煤样应变场
- 拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合方法及准脆性材料拉伸试验模拟被引量：7
- 2019年
- 利用自主开发的拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合的连续-非连续方法,模拟了拉伸位移控制加载条件下正方形岩样的变形-开裂过程,推导了位移控制加载条件下矩形岩样的载荷-位移曲线峰后斜率的解析式,其依赖于岩样的几何尺寸和力学参数(弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂能),还模拟了压缩位移控制加载条件下巴西圆盘岩样的变形-开裂过程。结果表明:对于正方形岩样,随着加载的进行,最大主应力分布较为均匀,呈先上升后下降趋势,直至真实裂缝出现;岩样端部的载荷、允许开裂位置上节点的法向力和法向张开度随时间或时步数目的演变规律均呈现3个相对应的阶段;不同网格尺寸的结果基本不具有网格依赖性。对于圆盘岩样,无论网格疏密,裂缝带均由圆盘中心向圆盘两端扩展,直至贯穿圆盘;随着单元数目的增加,裂缝带宽度有减小趋势;网格疏密对计算得到的抗拉强度几乎没有影响。
- 王学滨王学滨祝铭泽芦伟男
- 关键词：单轴拉伸开裂过程
- 三种应力的断层阻隔效应的数值模拟研究——以正断层下盘开采为例被引量：4
- 2020年
- 断层附近应力分布研究对于断层错动诱发的天然地震、矿震等地质灾害的机理分析及预防具有重要意义.断层具有软弱、破碎的特点,会阻碍采动应力的传播,这将增加断层滑移和煤体冲击的危险.为了探究断层阻隔效应,以兖矿集团济三煤矿6303工作面地质条件为背景建立FLAC3D数值模型并计算.模型中包括13个岩层和1个45°倾角的正断层.采用界面单元模拟断层接触面和岩层接触面.获得了工作面推进过程中,垂直、水平和剪切应力的时空分布规律.通过考察断层附近煤层的应力差和断层下盘应力高值区的尺寸及应力增量,评价断层阻隔效应强弱.当工作面煤壁距断层水平距离为40~50 m时,工作面煤壁附近垂直、水平和剪切应力的高值区临近断层且受断层阻隔效应影响.随着工作面向前推进,上述高值区逐渐向断层上盘扩展.当工作面煤壁距断层水平距离相同时,断层对煤层垂直、水平及剪切应力的阻隔效应通常依次减弱;当其由50 m减至20 m时,断层阻隔效应增强.煤层垂直和水平应力最大值或工作面煤壁距断层水平距离为20 m和30 m时靠近工作面煤壁的峰值通常分别位于工作面煤壁前方10.5 m和11.5~13.5 m;剪切应力最大值位于工作面煤壁前方11.5~14.5 m.
- 王学滨王学滨邓超群
- 关键词：正断层水平应力剪切应力
- 基于一阶及二阶灰度梯度的散斑图质量评价方法被引量：9
- 2017年
- 散斑图质量对数字图像相关(DIC)方法的测量精度具有重要的影响。以平均灰度梯度这一传统的散斑图质量评价参数作为基础,提出了一种新的评价参数——平均一阶及二阶灰度梯度商,该参数同时考虑了一阶和二阶灰度梯度。从整体上来说,一阶灰度梯度的曲面比较光滑,而一阶及二阶灰度梯度商的曲面比较粗糙。采用Zhou等人提出的方法制作了80张模拟散斑图,对这些模拟散斑图的传统参数和提出参数进行了计算。结果表明:当散斑半径相同时,随着散斑数量的增加,两种参数均先增加,后减小;当散斑数量一定时,二者均有一个峰值;散斑半径越大,提出参数的峰值越大,而传统参数的峰值越小。对提出参数的峰值所对应的4张散斑图进行了多次连续平动,并使用DIC方法测量了测点的水平位移。结果表明,在提出参数越大的散斑图上测点的水平位移误差越小,在一定程度上验证了提出参数的正确性。
- 杜亚志王学滨冯威武侯文腾王春伟
- 关键词：光学测量灰度梯度数字图像相关方法
- 岩层运动并行计算系统StrataKing及应用
- 2023年
- 为了克服国外串行商业软件的功能有限、计算规模小和计算效率低的问题,历时10余年,自主研发了拉格朗日元与离散元耦合的岩层运动GPU并行计算系统StrataKing。介绍了Strata-King的计算流程、基本原理和功能,各计算模块均在GPU上执行。通过模拟三点弯梁的开裂过程,检验了StrataKing的正确性。在静水压力条件下,当单元数目较多时,巷道围岩的裂纹以更加弯曲、柔美而非突兀、生硬状向围岩深部发展,这与塑性力学中圆环形的各处均破坏的塑性区有所不同。在采动条件下,工作面煤壁超前支承压力和水平应力均具有峰值,后者与岩层之间的黏结作用有关,这与基于连续介质假定的厚壁筒径向应力特征有所不同。由此,StrataKing的大规模计算能力、丰富的功能和行业鲜明特色得到了进一步呈现。
- 王学滨余保健马立强李小帅张钦杰杜轩
- 关键词：岩层运动并行计算GPU开裂工作面
- 基于测点优化的亚像素数字图像相关方法被引量：2
- 2017年
- 鉴于传统数字图像相关(DIC)方法采用的布点方式(水平成行,垂直成列)很可能会将一些测点分布在散斑质量较差的位置,提出了一种基于测点优化、Newton-Raphson(N-R)迭代与粒子群优化(PSO)算法的DIC方法。首先,通过在原始测点周围寻找散斑质量较好的区域来优化测点位置;然后,采用基于N-R迭代与PSO的粗细搜索方法计算优化后(非均匀分布)测点的位移场;最后,采用二维格林样条插值算法对该位移场进行插值以获得原始测点处的位移场,再由中心差分方法获得应变场。对3幅散斑质量差别较大的散斑图上的测点进行了优化,并将传统方法和提出方法获得的应变的各种结果进行了比较。研究发现,当样本子区尺寸在21~41 pixel之间时,对于平均灰度梯度处于10~20 pixel^(-3),且预加应变量处于0.01~0.05之间的散斑图,采用该方法可以获得较好的测量结果,这与优化测点位置有关。若采用该方法仅对原始测点中分布在散斑质量较差位置处的那些测点进行优化,有望获得更为理想的测量结果。
- 张楠王学滨杜亚志
- 关键词：数字图像相关方法
- 单轴压缩土样局部体积应变的均值随纵向应变的两种模式实验研究被引量：1
- 2017年
- 以单轴压缩条件下含水率为13.6%~17.2%的土样为研究对象,以双三次样条插值后采用亚像素数字图像相关方法获得的局部体积应变场为基础,通过在土样上布置尺寸及位置不同的统计窗口,研究局部体积应变的均值随纵向应变、统计窗口尺寸及位置的变化规律.发现了局部体积应变的均值与纵向应变之间关系的两种模式,即收缩模式和收缩-膨胀模式.对于收缩-膨胀模式,着重研究了统计窗口的最小体积对应的纵向应变.从局部体积应变场的分布特点出发,解释了最小体积对应的纵向应变随统计窗口尺寸及位置的变化规律.随着统计窗口尺寸的增加,最小体积对应的纵向应变有增加的趋势,或者保持不变.最小体积对应的纵向应变增加应与局部体积应变高值区的分布较为集中或尺寸较小有关;最小体积对应的纵向应变保持不变应与局部体积应变高值区的分布较为分散或剪切带较为密集有关.在纵向应变增加的过程中,局部体积应变的均值与统计窗口尺寸之间的关系由相对平直向相对不平直转变,对最小体积对应的纵向应变之后上述关系的3种模式的原因进行了解释.
- 王学滨王学滨张楠潘一山杜亚志
- 关键词：体积应变土样
- 三点弯梁开裂过程及尺寸效应的连续-非连续方法模拟被引量：5
- 2018年
- 本文利用自主开发的一种适于模拟准脆性材料(岩石、混凝土等)变形、开裂、接触、摩擦及转动的连续-非连续方法(该方法借鉴了拉格朗日元法、变形体离散元法及虚拟裂缝模型的有关原理),通过在梁跨中预设允许分离节点,开展了位移控制加载条件下三点弯梁开裂过程及尺寸效应的数值模拟研究。研究发现,随着加载点位移的增加,梁跨中的节点不断分离,裂缝不断发展,最大主应力始终集中于裂缝尖端附近;随着裂缝的张开,裂缝两侧发生卸载。梁的跨高比越大,梁的载荷峰值越小,梁的载荷-位移曲线的峰前和峰后部分越平缓。梁的高度越大,储存的应变能越高,梁的开裂越迅速,这可解释煤矿中采掘活动引起的巨厚砾岩层的开裂和运动诱发的冲击地压现象。
- 王学滨王学滨郭翔祝铭泽
- 关键词：开裂尺寸效应冲击地压
- 常速度加载条件下巷道围岩模型的变形、开裂、运动及垮落过程模拟
- <正>采用提出的适于模拟岩石材料变形、开裂、接触、摩擦及转动的连续-非连续介质力学模型,模拟巷道围岩模型在常速度加载条件下的变形、开裂、运动及垮落过程.
- 王学滨； 姜耀东； 马冰； 吕家庆；
- 文献传递
