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第一篇力学物理论文范文参考：砂卵石土物理力学特性及盾构施工响应的数值模拟研究
目前,我国城市轨道建设已步入高速发展的时期,许多大、中城市已开建或已准备筹建地铁.大量地铁施工必将面临着各式各样的复杂地质情况,砂卵石地层便是其中之一.其中,最为典型的工程实例为在建的成都地铁,地质情况为典型的富水砂卵石地层,其卵石含量高、卵石抗压强度大,地下水丰富.由于砂卵石土颗粒的离散性、卵石强度高以及卵石几何分布的随机性,因此,砂卵石土的力学特性异常复杂,从而使得地铁盾构施工面临着巨大困难.要想解决盾构施工过程中所遇见的困难,需要先研究一个本质的问题,砂卵石土的静、动力学特性.虽然已经有大量关于砂卵石土的理论和实验研究,但是这些研究主要集中在砂卵石土的静动力学实验,理论研究相对比较缺少,针对砂卵石地层盾构施工方面的理论研究就更少.因而研究砂卵石土的力学物理特性以及对盾构施工的影响具有突出的工程应用价值.
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论文运用分形理论、夹杂理论、离散颗粒流法等研究砂卵石土的几何特性,静力学特性,并依据所取得的规律结合工程实例探讨砂卵石土的典型工程力学特性对地铁盾构施工的影响.主要的研究内容和成果如下：
（1）假设卵、砾石为球形,运行分形理论,推导出卵石颗粒粒径分布表达式,并对自然沉降砂卵石土的颗粒级配进行统计分析.结果表明,自然沉降砂卵石土的粒径分布满足分形结构,且分形维数大多集中在2.3~2.7之间,平均值在2.5左右.而成都地区的部分区域地层卵石含量非常高,以密实卵石土为例,其分形维数为2.05~2.5.
（2）针对砂卵石土中粗颗粒含量的巨大差异,提出了两种数值重建砂卵石土的方法——适合粗颗粒含量较少的“随机替换法”和适合粗颗粒含量较多的“悬浮沉降法”,并对其进行了详细描述.
（3）在颗粒粒径分布满足分形结构的颗粒数值样本中,选取直径为5mm~40mm的粗颗粒,利用悬浮沉降法建立砂卵石土数值试件,并对试件孔隙度进行统计分析.结果表明,试件孔隙度为50%左右,且随分形维数、颗粒粒径比（最大颗粒粒径与最小颗粒粒径之比）的增大而减小.同时,在数值重建砂卵石土时,可以以样本中粗颗粒含量是否小于或大于50%作为选择随机替换法或悬浮沉降法的标准.
（4）根据夹杂理论,假设小颗粒砂、砾为基质,卵石为夹杂,把卵石含量较低的砂卵石土简化两相符合材料,结合Eshelby关于椭球夹杂相应变问题的解,推导出砂卵石土等效弹性模量的一般性表达式.结果表明,当砂卵石土中卵（砾）石体积分数低于50%时,砂卵石土的等效弹性模量可以由表达式准确求得,且随着卵（砾）石的体积分数增加而增大.
（5）对于卵（砾）石含量较多的砂卵石土,特别是密实卵石土,论文采用悬浮沉降法建立圆柱体,利用颗粒流法进行三轴数值试验研究其力学特性.结果表明,砂卵石的压缩强度与试件的颗粒粒径分布、围压大小、颗粒之间的摩擦系数均存在一定的关系.对于固定级配的颗粒体,当颗粒之间的摩擦系数相同时,围压越大,试件轴向抗剪强度越大；而当围压相同时,颗粒之间摩擦系数越大,试件抗剪强度越大.至于颗粒级配对颗粒体强度的影响,大约在2.3~2.4之间存在一个临界分形维数,试件强度最大.
（6）根据砂卵石土的工程力学特性,针对盾构施工中面临的开挖沉降、渗流、刀盘受力等问题,讨论了可采用的数值方法以及如何选取参数.论文特别就密实砂卵石地层盾构开挖时刀盘受力、地表沉降以及漂石对盾构施工的影响,建立二维数值模型,利用颗粒流法进行了数值分析.结果发现,在密实砂卵石地层中盾构施工,刀盘受力波动较大,最大值为平均推力的两到三倍,甚至更高,最小推力则远小于平均推力；当盾构机开挖推进过程中遇见大的漂石,刀盘受力持续升高,如果刀盘不能有效破碎漂石,盾构机将无法继续向前推进,这些现象与实际施工中所遇见的一样.超挖是引起的地层沉降的主要因素,砂卵石土地层的沉降规律满足Peck公式曲线,且开挖过程中地层损失率、隧道埋深、以及地层所处竖向位置决定地层沉降量.
第二篇力学物理论文样文：煤矸石集料混凝土的微观结构与物理力学性能研究
煤矸石作为我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃物之一,它的堆放方式和处理过程对周围环境产生重要影响,因此实现煤矸石的建材资源化是实现煤矸石可再生资源利用的有效途径.本文以自燃和非自燃煤矸石为混凝土的粗、细集料,采用理论数学模型、物理力学试验及光纤传感技术等理论和方法,研究了煤矸石集料的掺入对水泥混凝土微观结构和宏观物理力学性能的影响,分析了煤矸石集料混凝土的基本力学性能和早期收缩性能,得到了煤矸石集料品质的评价模型.论文的研究成果将对煤矸石作为混凝土集料的选用原则和煤矸石集料混凝土的设计、应用和推广等方面提供科学的理论基础.
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运用物相分析方法、材料微观形貌学方法研究了煤矸石细集料的活性对混凝土微观结构的影响.通过煤矸石细集料-水泥浆体水化产物的物相分析可知,自燃煤矸石细集料中活性SiO2和Al2O3能够发生二次水化反应,并生成水石榴石、水钙沸石和钙铁榴石等新物质；通过微观形貌分析,煤矸石细集料活性反应后,水化产物相互交联,形成间断的、孔隙较大的骨架网状体系并填充于微观孔隙和微裂缝之中,使微观结构不够致密,无法有效地改善水泥基材料的微观结构特征.通过4组配合比、3种煤矸石细集料掺量和3个龄期的450个煤矸石细集料-水泥浆体试块的抗压、抗折强度试验可知,自燃煤矸石的活性反应能够提高水泥基体材料的早期抗压强度,但对其后期抗压强度的影响不明显.煤矸石细集料和水泥浆体的强度协调对煤矸石细集料-水泥浆体宏观性能的发展最为有利.
采用XRD、SEM、EDXA、MIP等多种测试技术,研究了煤矸石集料混凝土界面结构的微观形貌特征、化学元素分布特征、孔结构特征及显微硬度变化,得到了自燃和非自燃煤矸石集料-水泥石基体的界面结构特征；基于材料孔隙学、混凝土细微观结构学等理论,揭示了两种煤矸石集料与水泥石基体的物理、化学作用机理,构建了煤矸石集料混凝土的界面结构模型.
通过材料力学试验,以煤矸石作为混凝土粗、细集料为研究对象,考虑了煤矸石种类、颗粒级配、预处理方式、养护条件等4种影响因素和2种水灰比,进行了288个试块的材料力学性能试验,建立了煤矸石集料混凝土的细微观结构与材料力学性能之间的内在联系,提出了混凝土制备中煤矸石集料的选用原则和煤矸石集料混凝土的设计方法.
采用混凝土力学试验方法,研究了C15~C30四个强度等级的两种煤矸石集料混凝土4个龄期的混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度等基本力学性能的发展规律.通过回归分析,建立了轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系式；通过试验获取了自燃和非自燃煤矸石集料混凝土的单轴受压应力-应变全曲线,建立了峰值应变、弹性模量、泊松比与峰值应力之间的关系式,提出了煤矸石集料混凝土的单轴受压本构模型,试块数量共计312个.
采用光纤光栅传感技术,研究了煤矸石集料混凝土的早期收缩和开裂性能,分析了煤矸石集料混凝土的塑性收缩、自身收缩、化学减缩及干燥收缩性能,得出了活性和非活性煤矸石集料的掺入将加剧混凝土的早期收缩,其中煤矸石的吸水性、煤矸石掺入引起的泌水回吸、自燃煤矸石活性反应以及自燃煤矸石中碱金属元素引起的化学反应等是引起混凝土早期收缩与开裂的主要原因.
基于煤矸石力学性能的多因素化和影响性能的多元化,选取了徐州7个煤矿12个煤矸石试样,通过灰色关联分析,得到了影响煤矸石集料混凝土抗压强度的影响因素,其由大到小依次为煤矸石的岩石强度、针片状含量、吸水率、颗粒级配的分形维数、堆积密度和矸石含水率.根据煤矸石集料混凝土抗压强度因素之间大小差异,建立了基于灰色理论的煤矸石集料品质评估模型,提出了煤矸石集料质量的评估体系和预测方法.
第三篇力学物理论文范文模板：堆石体物理力学特性及其工程应用研究
堆石体是一种有一定级配、无凝聚性、渗透能力很强的摩擦型集合料,并具有独特的物理力学特性.其特殊性主要是因为它是由颗粒和孔隙组成,其性质与颗粒的大小、形状及分布特征有关,并且在载荷作用下,这些参量将不断发生变化,堆石体物理力学性质也随之改变.论文采用散体力学、颗粒力学的相关理论对堆石体的强度和变形机理进行研究,并考虑到堆石体内部微观结构的变化特征,将微观结构的特征参数与宏观力学量统一起来,建立相适应的力学模型,将微观与宏观联系起来,进一步完善了对堆石体的研究.
论文完成的主要研究工作有：有关堆石体物理力学性质方面,在已有研究成果基础上,对相关研究成果进行综合比较、分析、研究、总结,并借鉴散体力学、颗粒力学和统计力学相关理论,把有关堆石体的物理力学性质的研究成果融汇成了一个较完善的基础理论体系.从岩石的破碎机理出发,建立了堆石体粒径分布的对数正态分布模型,可以较好的预测爆破堆石体的粒径分布.对堆石体的物理力学性质进行了较全面的试验研究,包括现场测试与分析、现场大型碾压试验、原位剪切试验、渗透试验、击实试验、压缩试验、三轴剪切试验等,对堆石体的颗粒分布、抗剪强度、渗透特性、压缩性以及沉降特性进行了研究,丰富了理论研究内容,为工程应用提供了科学依据.从堆石体的组构特征出发,以数理统计为工具,研究了颗粒间的接触力以及接触力的法向分布,得出了颗粒间接触力的概率分布.研究了堆石体的力学性质与颗粒的空间堆积方式、孔隙的大小及孔隙的空间分布之间的关系.运用散体颗粒力学和数理统计理论,从颗粒的空间堆积形态出发,分析颗粒间的接触关系、接触力,并建立了堆石体颗粒间的局部微观接触力与宏观应力之间的关系.从堆石体颗粒的微观结构出发,建立了堆石体的刚性接触模型,将颗粒间的接触力同局部应力联系起来,建立了堆石体的局部本构模型.以堆石体局部本构关系为基础,并从微观到宏观,建立了堆石体的二维、三维本构模型,把堆石体的微观颗粒组构特征与其宏观物理力学特性联系起来,为进一步研究堆石体物理力学特性奠定了理论基础.通过理论分析、现场监测和数值分析等手段,研究了堆石体内土压力的分布状况,对堆石体的成拱机理进行了理论研究,并分析了堆石体对其内部构筑物安全性的影<,WP等于4>,响.以堆石体的成拱效应为算例,以数值分析为手段,对堆石体填筑结构的土压力分布进行了数值模拟,验证了堆石体成拱效应.以几个不同工程为实例,充分阐述了堆石体在工程中的典型应用情况,充分应用了堆石体压实性能好、透水性强、填筑密度大、沉陷变形小、承载力高、稳定性好等优良工程特性,体现出了堆石体在工程中良好的安全、经济、社会和环境效益.工程应用表明堆石体是一种安全、经济以及具有良好社会、环境效益的工程材料.第四篇力学物理论文范例：海洋腐蚀与冻融环境下掺合料混凝土物理力学性能及损伤机理研究
海洋腐蚀与冻融环境给我国北方海港混凝土结构带来严重危害,该环境下混凝土物理力学性能及损伤机理研究是解决这类工程问题的基础.本文以掺合料混凝土为研究对象,在现场实测海洋环境的基础上,借助人工气候环境模拟试验室、快速冻融循环试验机等设备,通过对紫外光、温湿度、盐雾、冻融等环境因素设置,模拟海洋腐蚀与冻融环境,综合理论分析,试验研究、数值计算等方法与手段,系统开展了海洋腐蚀与冻融环境下掺合料混凝土物理力学性能、氯离子传输机理、细观形貌结构特征、损伤机理等研究.主要成果如下:(1)通过物理性能试验,得到了掺合料混凝土经过不同冻融循环作用后表观形貌、质量的变化情况,及其在海洋腐蚀与冻融环境下的氯离子侵蚀规律,建立了矿物掺合料掺量、种类、冻融次数及腐蚀时间与混凝土各物理性能之间的联系,得到了耦合环境作用对混凝土氯离子传输性能的叠加影响规律.(2)通过力学性能试验,得到了海洋腐蚀与冻融环境下混凝土抗压强度、弹性模量、动弹性模量随掺合料、冻融次数及腐蚀时间的变化规律,建立了矿物掺合料掺量、种类、冻融次数和腐蚀时间与混凝土力学性能参数之间的联系.(3)通过对试验数据进行分析,建立了考虑冻融影响因素的孔隙度、渗透率和氯离子扩散系数数学模型,基于多孔介质渗流力学,建立了考虑冻融、对流、扩散效应的腐蚀与冻融耦合环境下氯离子传输模型,揭示了海洋腐蚀与冻融环境下氯离子在混凝土中的传输机理.采用数值计算方法,以复掺矿物掺合料混凝土的材料参数为求解初始参数对氯离子传输模型进行了求解,得到了氯离子浓度分布、扩散速率等变化规律.(4)利用扫描电子显微镜和压汞仪测定了海洋腐蚀和冻融环境下混凝土的细观形貌及孔结构特征,得到了混凝土细观形貌以及孔结构特征等随矿物掺合料掺量、种类、冻融次数及腐蚀时间的变化规律.建立了混凝土细形貌观结构和宏观性能之间的联系.(5)基于损伤力学理论,构建了海洋腐蚀与冻融环境作用下混凝土损伤演化及本构模型,该模型能够较好地描述海洋腐蚀与冻融环境作用下混凝土的损伤演化特征,对腐蚀与冻融环境下混凝土的损伤机理进行了分析探讨.(6)依据海洋腐蚀与冻融环境作用下混凝土弹性模量及强度退化模型,采用数值计算计算方法,以混凝土高桩承台桩构件为例,分析了其损伤破坏过程,得到了混凝土桩的位移、变形和损伤破坏变化规律.本文研究成果在一定程度上丰富了海洋环境多因素作用下混凝土材料性能及损伤破坏研究领域的试验数据和理论成果,为解决海洋腐蚀与冻融环境下混凝土材料耐久性问题提供了重要依据.该论文有图115幅,表84个,参考文献211篇.
第五篇力学物理论文范文格式：编织复合材料力学性能及热物理性能预报研究
编织复合材料以纤维束相互交织为主要结构特征,材料的整体性能更加优异,能够从根本上克服传统层合复合材料层间强度低、易分层的缺点,这种材料具有更均匀的力学性能和更好的可设计性,可以很好地满足航空航天领域对材料结构减重和高承载性能的要求,应用前景十分广阔.而复合材料所应用航空航天的领域,多为高温或冷热交替的恶劣环境,同样需要对材料的热学性能进行设计,因此对编织复合材料力学和热物理性能研究及相关的系统软件预测平台研究具有重要的研究意义.
本文首先参考材料试验有关规定,确定了三维四向编织复合材料试样尺寸、试样的夹持方式及应变的测量方法,联合材料试验机和数据测量系统对三维四向编织复合材料的纵向模量和强度进行测量,利用显微镜对断口进行观察与分析,为后续模拟分析提供了验证依据.同时基于Tcl语言与ANSYS计算平台实现了编织复合材料预测系统中数据存储模块开发,为后续开发预测系统软件平台提供了试验数据和相应的存储模块.
基于区域叠合思想,针对复合材料复杂细观实体的网格生成问题,提出了直接网格建模而后切割的参数化单胞网格建立方案,根据原始单元与切割面的相对位置关系,分别给出了六面体单元14种,三棱柱单元19种和四面体单元3种再分形式.通过ANSYS代码数据库接口实现Fortran程序与ANSYS软件间高效的数据传递.通过该方法提高了复合材料中复杂实体网格建模效率,为复合材料力学和热学性能分析及性能预测系统软件平台建立奠定了基础.
基于区域叠合方法,给出了增强相单元与基体单元间力学和热学自由度间协调关系和叠合区域材料性能匹配方案.分别给出了便于在ANSYS和ABAQUS有限元软件中施加的力学和热学周期性边界条件的数学形式.提出结果映射方法处理基体单元场变量结果显示问题.基于区域叠合参数化单胞网格模型建立方案,构建了编织复合材料性能预测系统的程序框架.
针对二维三轴编织复合材料细观参数化单胞建立问题,推导了二维三轴编织复合材料单胞模型细观尺寸关系.引入周期性要*导了空间三次周期样条的求解方法,给出了周期三次样条曲线段内任意一点处单元材料主方向的求解算法.同时该模型中的编织纤维束考虑了不同位置处纤维束截面的扭转,得出了用于二维三轴编织复合材料力学和热物理性能预测的更为精细的参数化单胞模型.分别根据力学以及热学有限元理论,给出弹性常数、传热系数和热膨胀系数的计算方法.基于该方法给出了二维三轴编织复合材料刚度和热物理性能规律.
针对编织复合材料渐进损伤分析问题,基于Murakami损伤理论建立了正交各向异性损伤本构模型,通过三维Hashin与Mises准则判断增强相和基体的初始损伤,通过等价位移控制损伤变量的演变.进行损伤分析时,联合应用了ANSYS与ABAQUS软件,利用APDL语言编写了参数化模型向ABAQUS关 键 词 模型的转换程序,在二维三轴编织复合材料单胞模型中引入了界面单元,利用UMAT用户子程序接口开发了材料子程序,分析了典型大小编织角二维三轴编织复合材料横向和轴向拉伸强度和损伤演变规律.
建立了三维四向编织复合材料参数化单胞模型,基于ANSYS有限元软件,分析了三维四向编织复合材料刚度和热物理性能随编织角和纤维体积含量的变化规律.联合应用了ANSYS与ABAQUS软件,引入界面单元分析了典型大小编织角三维四向编织复合材料纵向拉伸强度和渐进损伤演变过程,所预测结果与试验结果吻合较好,验证了上述方法的正确性.
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力学物理引用文献:
[1] 新颖的力学物理论文题目 力学物理专业论文题目怎样拟
[2] 力学物理学论文参考文献 力学物理核心期刊参考文献有哪些
[3] 力学物理论文大纲模板 力学物理论文提纲怎样写
