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材料科学与工程学院青年教师在断裂力学领域发表系列高水平论文
发布时间:2026-03-03     作者:     浏览量:   分享到:

近日,材料科学与工程学院青年教师黄诗渊副教授在岩土体工程断裂领域取得系列重要研究进展,以第一作者和通讯作者在国际断裂力学领域权威期刊《Engineering Fracture Mechanics(中科院二区,IF=5.3,力学领域JIF百分位89%和《Theoretical and Applied Fracture Mechanics》(中科院一区,TopIF=5.6,力学领域JIF百分位91%)发表题为“Effect of support friction on mixed mode I-II fracture behavior of compacted clay: Numerical and experimental study”“Fracture behavior of compacted clay under mixed-mode I/II loading: Size effect analysis”的学术论文。

压实黏土作为土石坝防渗心墙等关键土工结构的核心填筑材料,其断裂特性直接关乎重大工程的长期安全与稳定。然而,在复杂应力状态下,压实黏土的裂缝扩展机制及其尺寸效应问题,在学术界与工程界长期缺乏系统且深入的认识 。黄诗渊副教授及其科研团队针对以上工程痛点,开展了系列创新性研究。

成果一:Effect of support friction on mixed mode I-II fracture behavior of compacted clay: Numerical and experimental study.

针对实验室三点弯曲加载试验中常被忽略的摩擦效应问题,团队深入揭示了支点摩擦对压实黏土I-II复合型断裂行为的影响。该研究通过系统数值标定,首次量化了支点摩擦影响下裂缝尖端应力场的变化规律,并指出采用广义最大切向应变准则能够有效预测考虑支点摩擦后压实黏土的复合型断裂行为。该成果解决了传统三点弯曲加载试验中忽略支点摩擦导致断裂参数高估问题,对规范土工材料断裂测试方法、获取更真实反映材料本征特性的断裂参数具有重要的理论意义。

成果二:Fracture behavior of compacted clay under mixed-mode I/II loading: Size effect analysis.

团队聚焦压实黏土I-II复合型断裂特性的尺寸效应,采用四种尺寸的单边缺口深梁NDB试样,结合数字图像相关技术,从宏微观层面揭示了试件尺寸对断裂特性的影响规律。研究阐释了尺寸效应如何影响材料的宏观断裂韧性、细观裂纹尖端变形场及断裂过程区演化规律,建立了切向应力等值线TSC方法,实现了不同尺寸试样断裂荷载的预测。该成果为建立从实验室尺度到工程尺度的土工结构断裂性能预测的桥梁提供了关键理论支撑,对黏土心墙防渗体等土工结构的安全设计与风险评估具有工程指导意义。

上述研究工作获得国家自然科学基金( 52109113)、国家重点研发计划(2024YFC3211202)和重庆市自然科学基金(CSTB2025NSCQ-GPX0907)等项目资助。

近年来,材料科学与工程学院始终紧扣土木、水利、交通基础设施建设中的关键材料科学问题,大力鼓励和扶持青年教师开展高水平的原创性与应用型研究。未来,学院将继续锚定学科前沿,紧贴行业发展国家重大需求,持续推进高水平科研平台建设,为青年科研人才的快速成长保驾护航,力争为相关领域的技术创新和工程应用提供更多材料学科解决方案。


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