目錄
前言
1 緒論1
1.1 尾砂膠結材料研究背景及意義2
1.1.1 尾砂膠結材料研究背景2
1.1.2 尾砂膠結材料研究意義3
1.2 尾砂膠結材料研究現狀5
1.2.1 纖維增強尾砂膠結材料5
1.2.2 尾砂膠結材料力學性能7
1.2.3 尾砂膠結材料破壞機制8
1.2.4 尾砂膠結材料損傷特性9
1.3 聲發(fā)射技術在尾砂膠結材料中的應用10
1.4 數字圖像相關技術在尾砂膠結材料中的應用11
參考文獻12
2 纖維增強尾砂膠結材料力學特性及能量演化特征18
2.1 纖維增強尾砂膠結材料試驗19
2.1.1 試驗材料19
2.1.2 試樣制備23
2.1.3 試驗設備及過程25
2.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料力學特性26
2.2.1 強度規(guī)律26
2.2.2 破壞機制27
2.2.3 韌性機理30
2.2.4 比能特征33
2.3 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料能量耗散37
2.3.1 能量耗散機理37
2.3.2 能量耗散特征39
2.4 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料能量演化特征41
2.4.1 能量演化規(guī)律41
2.4.2 能量分布規(guī)律44
參考文獻46
3 不同灰砂比纖維增強尾砂膠結材料初始微觀結構49
3.1 掃描電鏡和核磁共振試驗50
3.1.1 掃描電鏡和核磁共振設備50
3.1.2 橫向弛豫時間51
3.2 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料微觀結構52
3.2.1 微觀結構特征52
3.2.2 初始孔隙分布規(guī)律54
3.3 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料微觀孔隙特征58
3.3.1 孔隙分布特征58
3.3.2 孔隙分形特征61
參考文獻68
4 尾砂膠結材料細觀破壞機理及聲發(fā)射特性70
4.1 纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射試驗71
4.1.1 聲發(fā)射設備71
4.1.2 聲發(fā)射程序71
4.2 聲發(fā)射參數選取72
4.3 不同纖維作用下尾砂膠結材料的聲發(fā)射特性74
4.3.1 不同纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射特征74
4.3.2 不同纖維增強尾砂膠結材料損傷變量與比能演化77
4.4 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射特性78
4.4.1 聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射特征78
4.4.2 灰砂比對尾砂膠結材料聲發(fā)射特性的影響83
4.5 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料的聲發(fā)射特性84
4.5.1 玻璃纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射時序演化特征84
4.5.2 玻璃纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射分形特征91
參考文獻98
5 纖維增強尾砂膠結材料空間定位損傷演化過程100
5.1 不同纖維作用下尾砂膠結材料聲發(fā)射參數特性101
5.1.1 聲發(fā)射能量計數時序演化特征101
5.1.2 能量計數特性及損傷模式104
5.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料聲發(fā)射定位空間損傷演化106
5.2.1 聲發(fā)射定位原理106
5.2.2 聲發(fā)射定位損傷演化109
5.2.3 聲發(fā)射b值特征112
參考文獻115
6 基于分形維數和b值的尾砂膠結材料破裂演化118
6.1 分形理論和聲發(fā)射b值119
6.1.1 分形維數基本概念119
6.1.2 分形維數計算方法120
6.1.3 聲發(fā)射b值基本概念121
6.1.4 聲發(fā)射b值計算方法121
6.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料關聯維數和b值計算122
6.2.1 關聯維數及相空間維數的確定122
6.2.2 振幅和RA值分形特征的確定123
6.2.3 關聯維數和b值計算結果125
6.2.4 裂紋演化規(guī)律129
參考文獻130
7 單軸壓縮作用下纖維增強尾砂膠結材料裂紋分類134
7.1 基于RA-AF分析的尾砂膠結材料裂紋模式識別136
7.1.1 裂紋常規(guī)分類136
7.1.2 無纖維尾砂膠結材料聲發(fā)射參數RA-AF規(guī)律137
7.1.3 纖維增強尾砂膠結材料聲發(fā)射參數RA-AF規(guī)律138
7.2 基于高斯混合模型的尾砂膠結材料裂紋分類140
7.2.1 高斯混合模型140
7.2.2 期望最大化算法141
7.2.3 移動平均濾波法144
7.2.4 GMM運算結果及規(guī)律145
參考文獻152
8 纖維增強尾砂膠結材料表面損傷演化特征155
8.1 數字圖像相關技術基本原理和計算156
8.2 數字圖像相關技術測試157
8.2.1 數字圖像相關技術系統(tǒng)157
8.2.2 數字圖像相關技術程序157
8.3 不同灰砂比聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料宏觀破壞158
8.3.1 單軸壓縮下尾砂膠結材料宏觀破壞特征158
8.3.2 尾砂膠結材料表面裂隙監(jiān)測點橫向位移變化160
8.3.3 聚丙烯腈纖維增強尾砂膠結材料表面應變云圖特征162
8.4 不同灰砂比玻璃纖維增強尾砂膠結材料表面損傷演化165
8.4.1 玻璃纖維增強尾砂膠結材料表面應變云圖特征165
8.4.2 尾砂膠結材料表面監(jiān)測點位移變化171
參考文獻176
9 不同纖維作用下尾砂膠結材料損傷特征及模型177
9.1 損傷變量的定義178
9.2 不同纖維作用下尾砂膠結材料損傷本構模型180
9.2.1 纖維增強尾砂膠結材料損傷本構模型180
9.2.2 理論模型曲線與試驗曲線182
9.2.3 纖維增強尾砂膠結材料損傷發(fā)展曲線184
9.3 聲發(fā)射累計振鈴計數與損傷本構模型的耦合關系185
9.3.1 聲發(fā)射累計振鈴計數與應變的耦合關系185
9.3.2 聲發(fā)射累計振鈴計數與應力的耦合關系186
9.3.3 耦合關系模型驗證187
9.4 聲發(fā)射累計能量與損傷變量的關系189
9.4.1 考慮損傷能量耗散率的修正損傷本構模型189
9.4.2 損傷變量與應變的關系曲線191
9.4.3 聲發(fā)射累計能量與損傷變量的關系曲線193
參考文獻195
10 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷特征及模型198
10.1 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷模型建立199
10.1.1 傳統(tǒng)損傷本構模型推導199
10.1.2 傳統(tǒng)損傷本構模型修正201
10.1.3 聲發(fā)射參數與損傷本構模型的耦合關系模型204
10.2 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷模型驗證207
10.2.1 傳統(tǒng)損傷本構模型驗證207
10.2.2 修正損傷本構模型驗證210
10.2.3 聲發(fā)射參數與損傷本構模型的耦合關系驗證211
10.3 不同灰砂比尾砂膠結材料損傷模型討論214
10.3.1 模型參數影響214
10.3.2 損傷演化特征218
參考文獻220
11 單軸壓縮下不同纖維增強尾砂膠結材料數值模擬221
11.1 不同纖維增強尾砂膠結材料數值模型221
11.1.1 模型尺寸及網格劃分222
11.1.2 模型材料參數222
11.1.3 模型本構關系的選擇及加載方式223
11.1.4 單軸數值模型223
11.2 單軸壓縮下纖維增強尾砂膠結材料數值模擬結果224
11.2.1 單軸壓縮過程中應力分布特征224
11.2.2 單軸壓縮過程中加載方向位移變化228
11.2.3 單軸壓縮過程中塑性區(qū)分布229
11.2.4 單軸壓縮過程中位移-應力曲線230
參考文獻231