巖體是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、包含多種結(jié)構(gòu)面的重要工程介質(zhì),其強度及力學(xué)特性受到內(nèi)部存在的多種結(jié)構(gòu)面的共同影響。大量研究表明,巖體的失穩(wěn)破壞是在外力的作用下萌生的裂紋與原始結(jié)構(gòu)面相互作用,使裂紋進一步擴展貫通導(dǎo)致的。而以往對巖體力學(xué)特性及貫通機制的研究中,未能還原巖石的內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu),且無法大量快速制作內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全一致的試樣,從而導(dǎo)致了一定的試驗誤差。本文結(jié)合CT掃描、三維圖像處理技術(shù)建立了與砂巖試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)相一致的三維數(shù)字模型,進而選擇合適的打印材料,借助新興的3D打印技術(shù)制備出相應(yīng)三維實體模型,探究了含裂隙試樣在單軸壓縮條件下的力學(xué)特性及裂紋擴展特征。同時運用有限元分析軟件ABAQUS對模型開展單軸壓縮條件下的數(shù)值模擬計算,將所得結(jié)果與室內(nèi)試驗結(jié)果進行比對和驗證。本文的主要工作和研究成果如下:（1）介紹了3D打印技術(shù)的打印流程、打印材料及成型工藝,同時分析了3D打印技術(shù)較傳統(tǒng)制作方法的優(yōu)勢及局限性,并介紹了此項技術(shù)在巖土工程及巖石力學(xué)室內(nèi)試驗中的應(yīng)用現(xiàn)狀。（2）借助CT掃描和三維重構(gòu)技術(shù)得到的數(shù)字模型還原了砂巖試樣內(nèi)部的薄弱區(qū)域等真實結(jié)構(gòu)信息,進而借助3D打印技術(shù)的不同打印工藝制備了與天然... 

【文章來源】：長安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石強度理論
        1.2.2 巖石力學(xué)室內(nèi)試驗研究
        1.2.3 巖石力學(xué)數(shù)值模擬方法
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第二章 3D打印技術(shù)及其在巖土工程中的應(yīng)用
    2.1 3D打印技術(shù)概述
    2.2 3D打印成型工藝
        2.2.1 立體光固化成型（SLA）工藝
        2.2.2 熔融沉積成型（FDM）工藝
        2.2.3 分層實體成型（LOM）工藝
        2.2.4 電子束熔煉（EBM）工藝
        2.2.5 選擇性激光燒結(jié)（SLS）工藝
        2.2.6 三維印刷（3DP）工藝
    2.3 3D打印材料
    2.4 3D打印技術(shù)的特點
        2.4.1 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢
        2.4.2 3D打印技術(shù)的局限性
    2.5 3D打印技術(shù)的發(fā)展前景
    2.6 3D打印技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀
        2.6.1 3D打印技術(shù)在巖土工程相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
        2.6.2 3D打印技術(shù)在巖石力學(xué)室內(nèi)試驗中的研究現(xiàn)狀
    2.7 本章小結(jié)
第三章 3D打印試樣的制備及打印材料選定
    3.1 3D打印試樣的制備方法
        3.1.1 天然砂巖試樣的CT識別
        3.1.2 天然砂巖試樣數(shù)字模型的三維重構(gòu)
        3.1.3 3D打印試樣的制備
            3.1.3.1 打印材料和打印工藝的選取
            3.1.3.2 試樣打印流程
    3.2 力學(xué)性能試驗
        3.2.1 單軸壓縮試驗
            3.2.1.1 試驗方法及步驟
            3.2.1.2 單軸壓縮條件下試樣的破裂特征
            3.2.1.3 單軸壓縮條件下試樣抗壓強度特征
        3.2.2 巴西劈裂試驗
            3.2.2.1 試驗方法及步驟
            3.2.2.2 巴西劈裂試驗下試樣的破裂特征
            3.2.2.3 巴西劈裂試驗下試樣抗拉強度特征
        3.2.3 試驗結(jié)果及分析
    3.3 打印材料及試樣的微觀構(gòu)成
        3.3.1 砂粉末材料的微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.2 試樣的表面結(jié)構(gòu)微觀構(gòu)成
    3.4 本章小結(jié)
第四章 裂隙幾何特征對巖石試樣力學(xué)特性影響的試驗研究
    4.1 試驗方案
        4.1.1 裂隙制作方法及試樣制備
        4.1.2 單軸壓縮試驗
    4.2 試驗結(jié)果及分析
        4.2.1 基于滑動裂紋模型的單裂隙巖石試樣破壞機制分析
        4.2.2 含預(yù)制單裂隙巖石試樣的強度特征
        4.2.3 預(yù)制裂隙傾角α對巖石試樣破裂形式的影響
        4.2.4 預(yù)制裂隙傾角α對含裂隙巖石試樣強度的影響
    4.3 平行雙裂隙巖石試樣力學(xué)特性分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 單裂隙巖石試樣破壞過程數(shù)值模擬
    5.1 計算模型
        5.1.1 有限元分析前處理
        5.1.2 本構(gòu)模型及模型材料參數(shù)
        5.1.3 邊界條件及加載過程
    5.2 計算結(jié)果與分析
        5.2.1 含不同傾角單裂隙模型的強度特征
        5.2.2 含不同傾角單裂隙模型的應(yīng)力云圖
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
碩士研究生期間發(fā)表論文專利及參與科研項目
致謝



本文編號：3158350