损伤演化诱致灾变的机理
复合材料损伤演化机理

复合材料损伤演化机理复合材料损伤演化机理复合材料损伤演化机理是指复合材料在受到外界载荷作用下,其内部产生的损伤随时间的推移而逐渐演化的过程和规律。
复合材料作为一种结构材料,在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
了解复合材料的损伤演化机理,对于预测和评估其在使用过程中的寿命和性能至关重要。
复合材料是由多种不同性质的材料通过某种方式组合而成的。
这些材料之间存在着各种各样的界面和相互作用,从而形成了复杂的内部结构。
在外界载荷的作用下,复合材料内部的应力会集中在一些局部区域,从而导致损伤的产生。
复合材料的损伤可以表现为裂纹、断裂、层间剥离、纤维断裂等形式。
这些损伤的产生与复合材料内部的微观结构有关。
一般来说,复合材料的微观结构是由纤维束和基体组成的。
在外界载荷作用下,纤维束和基体之间的界面会受到剪切、撕裂等力学作用,从而导致损伤的发生。
损伤的发生和演化过程可以分为几个阶段。
首先是损伤的初始化阶段,即在外界载荷作用下,复合材料内部的一些微小缺陷会逐渐扩大形成裂纹。
接下来是损伤的扩展阶段,裂纹会由缺陷区域扩展到整个复合材料的结构中。
最后是损伤的破坏阶段,即裂纹扩展到一定程度导致复合材料的失效。
损伤的演化机理是一个复杂的过程,受到多种因素的影响。
首先是复合材料自身的性质和结构。
不同的复合材料具有不同的力学性能和破坏模式。
其次是外界载荷的大小和方向。
不同大小和方向的载荷作用下,复合材料的损伤演化过程也不尽相同。
此外,温度、湿度等环境因素也会对损伤演化过程产生一定的影响。
为了更好地了解复合材料的损伤演化机理,研究人员通过实验和数值模拟等方法进行深入研究。
他们通过观察和分析复合材料的微观结构和损伤形态,建立了相应的力学模型和数学模型,以预测和评估复合材料的寿命和性能。
总之,复合材料的损伤演化机理是一个复杂而重要的研究领域。
通过深入研究和了解复合材料内部的损伤演化过程,可以为复合材料的设计、制造和使用提供科学的依据,从而提高其性能和寿命。
辐照损伤失效演化方程

辐照损伤失效演化方程
辐照损伤失效演化方程是描述材料在辐照条件下失效过程的数学模型。
这个方程基于物理原理,考虑了材料在辐照过程中的各种损伤机制,如电离辐射引起的离位原子损伤、位错增殖、缺陷迁移等。
具体的失效演化方程会根据材料的类型和辐照环境的条件而有所不同。
例如,对于某些半导体材料,常用的失效演化方程可能包括离位损伤容限(D-invariant)模型或幂律损伤模型等。
这些模型能够描述材料在辐照下的损伤积累和失效过程,对于材料的辐照损伤评估和寿命预测具有重要意义。
请注意,对于复杂的材料系统,失效演化方程通常需要通过实验数据和理论分析相结合的方法来确定。
因此,这是一个多学科交叉的研究领域,涉及到物理、化学、材料科学以及辐射防护等多个方面的知识。
固体损伤的演化诱致灾变和预测

第20 第 1期 eray20
Vo. No. 12. 1
固体 损 伤 的 演 化 诱 致 灾 变 和 预 测
白以龙 夏蒙棼 , 孚久 , 柯
(. 1 中国科 学院力学研 究所 , 非线性 力学国家重点 实验室 , 北京 2 北京 大学物理 系, . 北京 大学非线性科 学中心 , 北京
Ev l to nd e t s r ph n a e i lFa l e a t r c s o u i n I uc d Ca a t o e i M t r a i ur nd I s Fo e a t
B I i o g , I n — n ,K uj A — n X A Me gf Y l e E F -u, i
的演化诱致灾变 ( I 。宏观来讲 , EC) 相空间中存 在一个 整体稳定模式 和演化诱 致灾变模式共存 的过渡 区域 。并对样本个性 行为进行 了评述 , 即相 同条件下各样本具有不同的演化模式 , 这是因为在细观 和宏观表象之 间存在跨 尺度 敏感性 。因此 , 在 相空间中的 G s模和 EC模边界附近存在一个敏感区 , I 损伤中一些非 常细微 的随机增量将能导致演化 由 G s模 向E C模 的激 I 变。这种不 同于 G S模 中的应力涨落 的突跳可 以认为是演化诱发灾变的前兆。 【 关键词 】 固体损伤 ; 演化诱 致灾变 ; 本个性 行为; 样 跨层 次敏感性 ; 失效预测 ’ 【 中图分类号 】 0 8 43 【 文献标 识码】 A 【 文章编号 】 17 — 2 4 2 0 ) -0 1 5 6 3 6 1 (0 7 Ol 0 - 0 0
Absr t:n o d rt tdyf iu fd s r e e t ias,e s tac I r e o su al r o io r d maer l e d n embe e o ui n o o ln a h n mo lWr x mi e l v l to fn n i e rc ai de i e a n d. I l s t 8 n ac u - trl a s ai de ,whc e e t h ne a to et e r k n cu tr e o d—h rng mo l ih rf c st e i tr ci n b we n b o e lse s,t e da g v lto o f l e v i b rg rd l h ma e e ou inst ai ale tigee ur
DNA的损伤修复和突变教学课件ppt

dna损伤修复和突变在未来的发展趋势
技术进步
随着生物技术的不断发展,对DNA损伤修复和突变的深入研究将得到更多的数据和信息, 有助于揭示其内在规律和作用机制。
跨学科合作
未来将有更多的学科领域与DNA损伤修复和突变的研究相结合,形成跨学科的合作研究模 式。例如,计算机科学、物理学、化学等将与生物学相结合,为DNA损伤修复和突变的研 究提供新的理论和方法。
DNA损伤修复和突变之间存在密切的关系, 一方面修复机制可以防止突变的发生,另一方 面突变可以影响修复机制的效果。
dna损伤修复和突变在生物学中的联系
在生物学中,DNA损伤修复和突变是相互关联的,它们 共同维持了基因组的稳定性和完整性。
DNA损伤修复机制包括多种类型,如光修复、切除修复 、重组修复和错配修复等,每种类型都有其特定的修复 途径和修复因子。
研究方向一
研究DNA损伤的修复机制及其影响因素。这一方向主要关注DNA损伤的种类 、位置、程度等特征,探索不同类型DNA损伤修复的机制和效率,以及各种 因素如环境、基因变异等对DNA损伤修复的影响。
研究方向二
研究DNA突变的产生和传播。这一方向主要关注DNA突变的过程、特点和规 律,探索DNA突变与生物进化的关系,以及突变在物种适应环境变化、疾病 发生发展中的作用。
dna损伤修复和突变在医学中的应用前景
疾病诊断与预防
通过对DNA损伤和突变的检测,可以早 期诊断许多遗传性疾病和癌症,预测疾病 的发展趋势,并为制定预防措施提供依据 。例如,通过对癌症患者基因组的测序和 分析,可以发现致癌突变的特点,为开发 新的抗癌药物提供帮助。
VS
治疗与干预
通过研究DNA损伤修复和突变,可以开 发新的治疗策略和方法。例如,针对某些 DNA修复缺陷的肿瘤,可以通过抑制或 激活特定信号通路来干扰肿瘤细胞的生长 和分裂;针对某些基因突变引起的遗传性 疾病,可以通过基因治疗的方法进行干预 和治疗。
西部干旱半干旱煤矿区生态环境损伤特征及修复机制

西部干旱半干旱煤矿区生态环境损伤特征及修复机制彭苏萍;毕银丽【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2024(49)1【摘要】我国煤炭开发重点已战略西移,实现煤炭资源绿色开采与生态协调发展,成为保障国家能源安全的重要举措之一。
西部煤层大多数埋藏浅、上覆基岩薄、煤层厚,有利于一次采全高大规模井工开采或露天开采。
但该地区气候干旱少雨、生态条件脆弱,大规模高强度对矿区及周边生态环境造成的损伤大。
由于对开采过程中生态损伤演变机制及采后修复机理尚不清楚,没有成熟的修复理论和方法作指导,成为制约该地区煤炭高质量发展的重大难题。
针对上述难题开展系统研究,认为精准勘测煤炭开采全周期工作面地质-水文地质条件和矿区生态演化特征,有助于阐明开采诱致上覆土岩破损机理、水资源散失富集与循环调运规律、生态损伤演变机理和承载力,并揭示采后矿区土岩层、水资源循环、生态自适应机理。
采用植物-微生物组合修复方法,初步构建井工和露天矿山人工与自然协同的水-土-生立体耦合修复理论,提出了生态修复机制的新思考,在浅埋深矿区开采形成的裂缝发育犹如农田松土一般,成为生态修复新的契机,促进水-土-生再分配,并利用微生物修复技术,可促进矿区生态环境的正向协同发展,实现西部煤矿脆弱生态区开发“金山银山”,再造“绿水青山”的思维转变。
【总页数】8页(P57-64)【作者】彭苏萍;毕银丽【作者单位】中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室;中国矿业大学(北京)矿山生态修复研究院【正文语种】中文【中图分类】TD88【相关文献】1.吉林省西部半干旱地区生态环境特征及其水资源合理开发利用2.干旱半干旱地区生态环境在西部大开发中可持续发展的研究3.保护干旱半干旱地区生态环境促进中国西部可持续发展4.西部干旱半干旱煤矿区微生物修复机理与应用研究5.半干旱矿区不同植被修复区温湿度的水平与垂直分布特征因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
损伤机理

开裂部位裂纹宏观形貌
断口宏观特征(内壁启裂,裂纹表面 呈深褐色、形状为半椭圆)
14
裂纹宏观特征
裂纹金相微观特征 (沿晶特征)
15
(5) 16MnR钢球罐在湿H2S环境中发生的SSCC
裂纹微观形貌 (穿晶特征)
裂纹微观形貌(沿晶特征)
16
(6) 15MnNbR钢球罐在湿H2S环境中发生的SSCC
碳钢油气生产管线的CO2腐蚀
40
(27) 点蚀
碳钢含硫原油管线上的点蚀
304不锈钢交换器管的点蚀
41
(28) 碱腐蚀减薄
碳钢炉管上的碱性腐蚀损伤
横截面显示碱腐蚀引起的局部侵蚀
42
(29) 高温氧化
硫反应器上碳钢格栅的氧化
碳钢炉输送管线外径的氧化
43
(30) 渗碳
乙烯炉高压管的渗碳
44
(31) 胺腐蚀
内壁裂纹微观形貌
内壁裂纹金相微观形貌 (穿晶特征)
17
(7) 小区供热管线发生的碳酸盐SCC
开裂部位截面金相微观形貌 (具有沿晶开裂特征) 开裂部位宏观形貌(开裂发生在靠近焊 缝的母材上) (沿晶特征)
开裂部位截面金相宏观形貌
18
(8) 碳素钢膨胀节硝酸盐SCC
发生SCC的膨胀节
裂纹金相微观形貌特征 (沿晶特征)
炉管的短期过热
35
(22) 冲蚀
9Cr焦炉加热炉弯头的冲蚀
36
(23) 电化学腐蚀
温水中使用环境中的不锈钢容器上碳钢短管的电化腐蚀
37
(24) 保温层下腐蚀和开裂
碳钢水平托梁的保温层下腐蚀
保温层下304不锈钢仪表管的外部开裂
38
(25) 冷却水腐蚀
非均匀脆性介质损伤演化的一维准静态线性失稳及其发展
中图分类号 :03 4
文献标识码:A
D :1 .9 9 . s .0 77 1 2 1 .5O 7 OI 03 6 0i n1 0 -9 X.0 10 .1 s
0 引言
非均匀介质的微损伤的微观观察表明 [] 在 1 - 5
材料 受载变形 过程 中, 裂纹会 由初 始 的空间随机 微 分布 逐渐转 向局部性 的集 中,最后诱 发宏观破坏 。
收稿 日 :2 1— .1 基金项 目:国家 自然科学基金 资助项 目 (0 10 1 0 0 0 3 ;河北省高校 百名优秀创新人才支持计划 期 0 1 42 0 9 7 5 0 ,18 2 7 )
项 目 ( R 1) CP C0 9
作 者简介 :+ 郝圣旺 (9 5 ) 17 一 ,男,安徽望江人 ,博士 ,副教授 ,主要研究方向为非均匀介质 的灾变破坏和工程结构的防灾减灾,
E a .hw s. d . n m i s @yu e u c 。 l -1
变 的前提 。
式中, 为时间, 为波数 , 七 下标 表示该量为小量。
于是 , 均匀场 的线性稳 定 问题转化为上 面各微小扰
为 了认识和 理解材 料损伤 和变形 局部化现 象 , 研 究者们 做 出了很 多 的努 力 ,并 取得 了较 大 的进 展 。R d i i Ri 踟通过线 性稳定性方 法分析 unc 和 c k e“ 了一个 均匀 材料 体 在给 定 的本构 关系 和边 界 条件 下是否 会发生局 部化 的问题 。 在这些 理论 中,研究
效应与其宏观力学行为, 特别是破坏联系起来, 发
现 初始 随机 的微 损 伤 的发 展会 形成 宏观 上 的局 部
化区 [,1 7 15 ,4] 1 -。实际上, 0 无序非均匀脆性介质在受载
DNA的损伤修复及突变PPT课件
着色性干皮病(xeroderma pigmentosis,XP) 是一种切除修复有缺陷的遗传性疾病。
在研究其发病机制时,发现一些相关的基 因,称为 XPA、XPB、XPC等。这些基因的表达产物起辨认 和切除损伤DNA作用的。
XP病人是由于XP基因有缺陷,不能修复紫外 线照射引起的DNA损伤,因此易发生皮肤癌。
•19
➢ DNA链断裂 脱氧核糖破坏或磷酸二酯键断开而导致DNA链断裂。 一条链断裂称单链断裂(single strand broken); DNA双链在同一处或相近处断裂称为双链断裂(double strand broken )。
•20
➢交联(binding) 同一条DNA链上或两条DNA链上的碱基间以共价
烷化剂的种类很多,常见的有甲磺酸乙酯(EMS)、 亚硝基胍(NG)和芥子气等。
•27
EMS能使鸟嘌呤的 N位置上有乙基,成为7一 乙基鸟嘌呤。与胸腺嘧啶配对,故能使G-C转换成 A-T。
烷化剂的另一作用是脱嘌呤。例如烷基在鸟嘌 呤N位上活化糖苷键引起断裂,使嘌呤从DNA链上 脱掉,产生缺口。复制时,与缺口对应的位点上可 能配上任一碱基,从而引起转换或颠换;而且去嘌 呤后的DNA容易发生断裂,引起缺失或其他突变。
•46
• 管理基因( caretaker genes) : 执行DNA的损伤修复, 维持基因组的完整性。如着色性干皮病的修复基因 XPA→XPF。
• 看门基因( gatekeeper genes) : 控制细胞信号传导, 调控细胞的增殖、分化和凋亡。如p53、patched基 因和ras等。皮肤癌的发生与看门基因突变关系密 切。
移码突变: 由于插入或缺失突变引起DNA的阅读框(ORF)
发生改变,从而产生不同蛋白质的过程。
基于统计损伤理论的混凝土应力-应变行为
建筑材料学报 JOURNAL OFBUILDING MATERIALS
Vol. 24,No. 3 Jun. ,2021
文章编号:1007-9629(2021)03-0551-11
基于统计损伤理论的混凝土应力-应变行为
白卫峰12,沈鑒鑫】,管俊峰】,苑晨阳12,徐存东12
(1.华北水利水电大学水利学院,河南郑州450046;
1. 1损伤演化诱致灾变理论 白以龙等提出了损伤演化诱致灾变理论,认
为非均质固体介质的变形破坏过程实质上是一个损
伤演化诱致灾变的过程,可分为整体稳定(GS)和演 化诱致灾变(EIC)2种模式,将整个过程分成分布式 损伤和局部灾变2个阶段.在由微损伤演化累积引 起固体介质最终断裂破坏的过程中,GS模式向EIC 模式转变的临界状态具有关键意义 ,存在敏感性特 征.当系统临近灾变破坏时,许多与内部损伤相关的 物理信号,如变形、电信号、声发射信号、电磁信号等 会呈现幕律等异常行为,进而实现从分布式损伤到 局部灾变破坏的转变.灾变前兆的研究是近年来研 究者关注的热点,白以龙等指出临界敏感性、跨 尺度涨落和损伤局部化是触发灾变破坏的共性前兆 特征-
Abstract: Based on statistical damage theory, the whole process of concrete damage evolution cumulative induced catastrophe was elaborated in detail from the perspective of e fective stressMthe internal relation
2.河南省水工结构安全工程技术研究中心,河南郑州450046)
【完整版】力学及其交叉学科在科学技术上的一些应用
空间环境是复杂多变的,诸多宏观和微观的因素都会对航天器造成损伤甚至是灾难.比如由物质在较低层次上发生的微结构转换所触发的强耦合级串所最终导致的突发性整体灾变。哥伦比亚号事件就是其中的一例,2003年哥伦比亚号航天飞机在起飞82秒后,一块泡沫脱落击中其右翼,使其炭隔热保护层受损,最终导致该航天飞机解体,该事故的调查委员会在最后的调查报告中认为,美国航空航天局目前所采用的系统元件的技术,是不能充分认定增强的碳碳复合材料结构的整体性的,由此可以看出,需要更好的力学工具和理论来认定航空材料的整体性。
空气动力学的发展经历了低速、高速、新变革三个时期。环量和升理论的建立,坚定了低速飞机的设计基础,使重于空气的飞行器成为现实;40年代中期到50年代,可压缩气体动力学理论迅速发展,特别是跨声速面积率的发现和后掠翼新概念的提出,帮助人们突破“音障”,实现了跨声速和高声速飞行。50年代以后,开始了超声速动力学发展的新时期,到1961年第一颗人造卫星升空,标志着空间时代的到来,美苏两国开始致力于发展地面模拟设备和开展高声速动力学和空气热力学的研究。航天方面的重点放在空间飞行器防热,高超声速巡航和再入飞行器气动力和推进系统问题,特别是如何客服由于高声速飞行和弹头再入大气层,严重气动加热引起的热障问题。航空方面的重点则放在了高性能作战飞机、超声速客机、垂直短距起落机和变后掠翼飞机上。这一时期空气动力学方面的一项重要成就,是“超临界机翼新概念”的提出,它可以显著地提高机翼的临界M数。70年代后,脱体涡流型和非线性涡升力的发现和利用是空气动力学的又一重要成果。时至今日,航空航天器的性能仍在提高,空气动力学也在继续发展。
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损伤演化诱致灾变的机理(一)简单条件下的灾变
(二)在研问题与难点
项目名称:
<工程材料非线性损伤累积
诱致灾变破坏的机理>
“重大工程动力灾变”项目群学术交流会
2009年4月26日同济大学
(一)简单条件下的灾变
基于以下模型与假设:
---对象:细观无序非均匀脆性材料(混凝土等)---加载方式:单轴、弹性环境、准静态、单调---统计细观损伤力学模型
准连续单峰统计分布函数
---平均场近似
大体均匀情形:整体平均场近似
大体均匀情形整体平均场近似
局部化情形:分区平均场近似
加载方式示意图
U
e
k u
⇐d
l d 0
E ⇐
(8)损伤局部化触发灾变
⇒
*损伤局部化局部区灾变(尺度小,高风险)
⇒
整体性失效
(若无弹性环境,局部化是灾变的必要条件)
损伤局部化—通向灾变的道路:
损伤匀
损伤均匀累积
⇓
损伤局部化
⇓
灾变性破坏
实测局部化区考虑局部化与基于局部化尺度
灾变点的临界应变(实测值、预测值)
在试样中所占比例(在加载方向)
不考虑局部化
预测临界应变之比
预测的临界应变与
实测临界应变之比
017809320960 0.1780.9320.960 0.1980.828 1.06 0.1680.825 1.04 0.1980.8810.961 0.1580.9240.998 0.1730.921 1.18
()灾变过程本身远离平衡的(9)灾变过程本身:远离平衡的
跨尺度大规模级串过程
数值模拟:
在灾变点,
灾变区的跨尺度
非平衡级串过程
(图中未显示其它区的损伤演化)
分区平均场近似粗略可用。
16x 10
8
2.4x 10
8
B(202)
C(502)
D(531)
C D 8.0x 1.6σ(P a )
B
-3
8.0x 10
-3
A(2)
E(532)
(二)正在研究的部分问题与难点(1)损伤局部化问题
---关键问题:局部化萌生、演化的特征、机理、以及控制因素
以及控制因素。
(尚缺少系统的理论框架。
)
---难点:局部化取决于细观无序非均匀性与细观应力重分布(应力涨落)的耦合效应,
细观应力重分布(应力涨落)的耦合效应
如何基于平均场理论分析是一个问题。
---难点:局部化发生、发展是试样内部的过程,如何进行实验观测是个问题。
如何进行实验观测是一个问题
(2)应变控制下的灾变
---应变控制下的响应行为具有本征意义
---关键问题
损伤局部化与灾变的统计相关性
局部化触发灾变的条件与机理
(应变控制条件下,局部化是灾变的必要条件。
)
(3)复杂加载条件下的灾变
---将单轴加载情形推广到双轴加载情形:*理论框架
*研究局部化、灾变的特征与机理
*实验数据分析、处理方法
实验数据分析处理方法
*数值模型
关键问题与难点
---关键问题与难点:
*损伤演化与局部化的规律与效应
*灾变条件、特征、机理、前兆
灾变条件特征机理前兆
*破坏模式识别
---实际现象通常具有多尺度的特征
分析处理问题时有时须区分两种破坏模式---分析、处理问题时,有时须区分两种破坏模式:准连续破坏、灾变式破坏。
为了识别灾变事件要有实用”的定义
---为了识别灾变事件,要有“科学—实用”的定义。
1)根据响应的特征及相关性确定一个完整的事件和事件发生的区间;
2)根据该区间内有关响应的累积效应确定事件的规
模(如,
等);D Δmax /F F Δ3)根据实际问题的条件或需要,确定划分灾变与准连续演化的界限。
附注:灾变规模的表征
()()F 0F 0F 'D D D εεΔ=−()()F 0M 0F
0F 0M /'/σσσεσεσΔ=−⎡⎤⎣⎦
请指正,谢谢!。