對材料在超高壓下的彈性模量及強度等基本物理量的測定是高壓物理領(lǐng)域內(nèi)長期存在的一個難題。本項目擬在理論和實驗手段上就解決該難題作出嘗試。我們將采用金剛石壓砧同步輻射徑向X射線高壓原位衍射技術(shù)，對材料在高壓下的體彈模量、切變模量、楊氏模量、及屈服強度進行測量。通過這一新型的先進實驗手段，可在同步輻射X射線能量分辨衍射模式下, 獲取金剛石壓砧單軸壓縮應力場內(nèi)樣品晶面組在不同空間取向的應變，并利用Singh等發(fā)展的晶格應變理論及本項目申請人最近發(fā)展的關(guān)于材料在非靜水單軸壓應力場中最大宏觀差應力與最大微區(qū)偏應力的關(guān)系理論，導出材料所對應的靜水壓壓縮曲線、屈服強度、及各彈性模量。若此方法的可行性得以驗證，將是高壓物理領(lǐng)域內(nèi)的一個突破，并可廣泛應用于材料科學、凝聚態(tài)物理學、地學、行星科學及國防科學等領(lǐng)域。

300米級高混凝土壩在靜載下壩體均有不同程度的裂縫存在，在高水壓和強烈地震作用下這些裂縫有可能會進一步開裂擴展，甚至發(fā)生斷裂破壞，極大地影響高混凝土壩的安全性。本項目針對動載及高水壓下混凝土非均質(zhì)材料的擴展機制開展研究，主要圍繞動載及高水壓下混凝土裂縫面水力劈裂效應力學作用機制、非均質(zhì)混凝土材料裂縫動態(tài)擴展模擬的新方法和動載及混凝土水力劈裂擴展實驗系統(tǒng)研制開展工作。 構(gòu)建了可考慮孔洞、夾雜以及微裂紋等多重不連續(xù)存在時的擴展有限元法位移模式，建立了有限體積法和擴展有限元法的耦合模型，對動載下混凝土水力劈裂試件進行系列數(shù)值模擬，取得了與試驗較為一致的結(jié)果，得出了動載下不同時刻裂縫面水壓分布，研究了裂紋面水壓力的分布形式對裂紋斷裂擴展路徑的影響；發(fā)展了基于四叉樹網(wǎng)格的新型比例邊界有限元法，建立了有限體積法和比例邊界有限元法的耦合模型，并首次對比例邊界有限元法求解裂紋面接觸問題進行了研究。在水力劈裂試驗方面， 針對常用的環(huán)氧樹脂膠密封裝置存在的缺陷，研制了新型的水力劈裂實驗的密封裝置，并成功進行了多組水力劈裂試驗。 通過研究，建立了動載及高水壓下混凝土裂縫開裂擴展過程追蹤的理論模型和方法，實現(xiàn)了動載及高水壓下混凝土裂縫起裂、擴展、失穩(wěn)過程的精確模擬；研制了有效的動載及高水壓下混凝土斷裂擴展的實驗裝置，基于有關(guān)試驗建立了不同加載速率下縫內(nèi)水壓模型，有效揭示了動載下混凝土水力劈裂效應的作用機制。 研究成果共發(fā)表研究論文20篇，其中SCI檢索論文8篇，出版專著2部。獲授權(quán)發(fā)明專利3項。培養(yǎng)博士（碩）研究生6名。部分成果獲云南省科技進步獎1項。研究得到的有關(guān)成果受到有關(guān)國際同行的好評。試驗得到的不同沖擊加載速率下（縫口張開速率）縫內(nèi)水壓分布與擴展規(guī)律已引起國內(nèi)外多個高校課題組的興趣，多個國外高校有關(guān)課題組(Universityof Illinois,USA)來信咨詢有關(guān)試驗方法并索要有關(guān)試驗數(shù)據(jù)，目前試驗成果已提供英國Durham University Charles Augarde教授等課題組作為數(shù)值模型驗證。 2100433B

建立動載及高水壓下混凝土裂縫內(nèi)水壓力分布的預測模型；發(fā)展動力擴展有限元法的理論和方法模擬非均質(zhì)混凝土材料裂紋動態(tài)開裂擴展過程，重點包括：骨料相、砂漿相、界面相、孔隙相和裂紋面等復雜界面存在時擴展有限元富集函數(shù)的構(gòu)建方法、不連續(xù)處的數(shù)值積分技術(shù)、裂紋的張開-閉合處理技術(shù)，實現(xiàn)動載及高水壓下混凝土裂縫起裂、擴展失穩(wěn)過程的精確模擬；研制有效的動載及高水壓下混凝土斷裂擴展的實驗裝置并開發(fā)先進的測試技術(shù)，為有壓混凝土裂縫內(nèi)水壓分布的預測模型及裂縫開裂擴展模擬的數(shù)值模型的合理性提供可靠的依據(jù)。研究成果對揭示動載下有壓混凝土水力劈裂效應的作用機制，正確認識動載及高水壓下有縫混凝土結(jié)構(gòu)的斷裂特性和動力破壞機理有重要的意義。