AerMet100钢动态剪切性能数值仿真研究

根据AerMet100钢动态剪切试验结果,基于ABAQUS/Explicit动力学分析软件对AerMet100帽形试件的绝热剪切敏感性、临界速度以及绝热剪切带的宽度进行了数值模拟分析,模拟结果与实验吻合较好. 在此基础上,研究了AerMet100钢绝热剪切敏感性与加载速度的关系,分析了AerMet100钢试件在动态加载过程中的应力场分布、绝热剪切带的演化过程以及温度场分布. 研究结果表明,剪切区域特征单元的承载能力随加载速度的提高而降低,剪切带形成的临界速度在32 m/s左右,剪切高温区集中在微米量级的带状区域.      

高强度钢正交切削过程中剪切变形局部化研究

通过正交切削实验对高强度钢30CrNi3MoV锯齿形切屑内剪切变形局部化的临界切削条件和绝热剪切带的分布规律以及微结构特征进行了研究．结果表明,因切屑剪切区内发生剪切变形局部化,在一定临界切削速度下切屑由带状屑转变为锯齿形切屑;对临界切削速度的理论预测和实验结果基本一致．随着切削速度的增加,剪切带的宽度和间距随之减小．在锯齿形切屑内发现两种剪切带即形变剪切带和白色剪切带．TEM观察表明,白色剪切带中心为等轴晶粒,剪切带内的组织结构经历了一系列复杂的演变过程．     

胖试样（矿柱）的曲线剪切带及应力分布模拟

采用拉格朗日元法,模拟了具有粗糙端面的屈服矿柱的宏观力学行为、曲线剪切带图案及渐进破坏特征。矿体在弹性阶段的本构关系取为线弹性;峰值强度后的本构模型取为莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型。计算表明,矿柱的宽度越窄、强度越低。矿柱的破坏是逐渐发生的,剪切带从矿柱的四角开始启动,向矿柱的内部传播,最终形成了由曲线剪切带构成的剪切破裂网络。该网络与塑性力学中的曲线滑移线网非常类似。矿柱中心弹性区两侧的软化区的压缩应力由表至里波动上升,反映了矿柱内部条带状的局部剪切破坏。软化区厚度随时间步(或轴向应变)的变化率为常量。矿柱弹性区的应力水平及软化区的应力分布不受矿柱宽度的影响,前者与矿柱的轴向应变有关。     

粗砂直剪试验与离散元细观机理分析

为了研究了粗砂的临界状态及临界状态下颗粒的运动规律,利用室内大型单剪试验设备以及颗粒流软件PFC2D,对粗砂进行了等体积条件下的单剪试验与数值模拟。室内试验结果表明,粗砂的临界状态摩擦角为36.4°~37.4°,在本次试验条件下,初始正应力、初始相对密实度对临界状态摩擦角基本无影响;数值模拟结果显示,发生较大速度、位移、旋转量的颗粒均位于剪切带范围内,剪切过程接近临界状态时,剪切带内的颗粒累计旋转量分布趋于稳定即在临界状态下,剪切带内颗粒的旋转量非常小;剪切带的宽度约为45倍的平均粒径。     

Ti_(35.37)Cu_(45.11)Ni_(8.88)Zr_(10.64)金属玻璃锯齿流变应力降对剪切带扩展的影响

采用万能实验机对Ti35.37Cu45.11Ni8.88Zr10.64大块金属玻璃进行室温压缩实验,研究了锯齿流变应力降对剪切带扩展的影响。实验结果表明:高塑性的大块金属玻璃压缩后表面呈现密集剪切带,且锯齿流变呈现非周期性。根据锯齿流变的变化,对剪切带的形成与扩展分4个区域进行研究,结果表明:区域Ⅰ为大量的剪切带萌生并快速长大的过程;区域Ⅱ为剪切带的稳定扩展,并且扩展的幅度大致相等;区域Ⅲ为剪切带的相互交割与滑移;区域IV为大部分剪切带扩展到整个样品,仅有少量剪切带进行缓慢扩展。     

水泥土泥皮下土与结构接触面的单剪特性

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在水泥土泥皮(粘土中掺入水泥)条件下的剪切试验,揭示泥皮条件下接触面的力学特性与机理.试验结果表明,峰值强度以及剪胀发生所对应的位置与法向应力大小有关,峰值强度所对应的剪应变滞后于产生剪胀的位置.剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大.以单剪试验为原型,采用颗粒流模拟程序PFC建立水泥土泥皮条件下粗粒土与混凝土接触面的单剪模型,通过对接触面试验试样内部特征点在剪切过程中运动状态的追踪,分析了土体的扰动高度及其主要影响因素.研究发现,扰动高度与粗粒土的最大粒径、法向应力以及粗糙程度(有无泥皮)等有关.对粗粒土,靠近结构面3～4倍最大粒径的区域内土颗粒切向位移明显,形成明显的剪切错动带,因此,建议该剪切错动带厚度为有厚度接触面单元厚度.     

粗砂与结构物接触面的剪切特性试验研究

利用同济大学研制的大型多功能界面剪切仪,对粗砂与结构物的剪切变形特性进行研究.采用在剪切盒内灌注彩色砂条的方法研究剪切带的空间分布特性.结果表明,彩色砂条的变形可以反映剪切带厚度和空间分布.剪切带厚度为6～11 mm,厚度随着法向应力的增加呈增加的趋势;剪切带厚度在空间上的分布呈现出不均匀性,在剪切方向(X轴方向)上呈现中间大两端小的趋势,在垂直剪切方向(Y轴方向)上离散性较小、分布近似均匀.剪切板凹槽的约束作用,使得凹槽内的砂土颗粒带动附近砂土颗粒运动,从而形成剪切带.土体的剪胀特性是由于剪切带内砂土的变形导致的,剪切初始时剪胀速率较快,达到抗剪强度后剪胀速率减慢.     

剪切试验中筋土界面土颗粒运动的细观量测

基于互相关理论,将粒子图像测速(PIV)技术应用到筋土界面直剪试验中,从细观角度来研究试验过程中土颗粒的运动情况.筋土界面的剪切试验分别在法向应力为50和87.5 kPa下进行.通过对一系列试验结果的分析,可以得到:界面附近砂颗粒的水平位移和竖向位移均随着剪切位移的增加而增加,但增加的速率随剪切位移逐渐减小;试验中砂颗粒的水平变位较为明显,但随着距离筋土界面高度的增加,变位的程度有所减弱;试验中界面附近发生变位的砂颗粒范围不超过45 mm,即剪切带的范围大致为45 mm,相当于试验用砂平均粒径的7～9倍.     

基于数字照相的砂土剪切变形模式的试验研究

利用自行研制的数字照相量测软件包Photolnfor和自行设计的大型剪切试验装置，在不同围压下，对砂土的剪切变形模式以及土体变形局部化的发生、发展和演变过程进行了全面观测．结果表明：砂土变形区域呈纺锤型，由多条曲线形大变形带和带间小变形区组成，不同围压下的剪切变形模式基本相近；土体最终形成的剪切带与初期发生的局部变形带并不完全重合；土体剪切变形可分为初期全域快速弹性变形、中期局部区域塑性变形与后期剪切带内集中塑性变形三个阶段．     

CoCrNiSi0.3中熵合金动态剪切性能及其织构演化研究

利用分离式霍普金森压杆对CoCrNiSi_0.3中熵合金进行动态加载，研究不同应变率下的压缩性能，发现其对应变率较为敏感，且有明显的应变率强化效应。准静态压缩下(应变率10^-4 s^-1),应变率敏感度m为0.13,而动态压缩下(应变率5 150 s^-1)m为0.25.通过帽型剪切实验，研究了该合金的剪切性能，结果表明准静态剪切屈服强度为330 MPa,动态剪切的屈服强度为630 MPa.随预留剪切区域宽度的增加，峰值应力有所下降，但剪切失效应变明显增加，当预留剪切区域宽度为50μm时，剪切应变高达12.8.通过剪切“冻结”实验，研究了剪切变形的增大对材料内部的晶粒微观结构和织构演化特征的影响。结果表明，晶粒内的几何必要位错密度随变形加剧而增加，变形织构向A、P类型织构演化，同时Cu型织构逐渐减少。在绝热剪切带形成前，功热转换计算的温升缺乏准确性，佐证了绝热剪切带的形成并不是由热软化引起的。     

钢板剪力墙的极限抗剪承载力

钢板剪力墙由周边钢框架、内嵌钢板组成。为了充分利用钢板的届曲后强度,提高经济性,推广钢板剪力墙的应用,基于拉力场理论,推导出钢板剪力墙的极限抗剪承载力理论公式,并通过有限元程序ANSYS进行数值模拟,求出钢板剪力墙在水平单向荷载作用下的荷载位移曲线。采用不同高厚比钢板,对理论计算值和ANSYS数值模拟相比较。结果表明:其极限抗剪承载力与推导出的理论值相比,误差在1.5%以内。模拟结果验证了理论公式的计算准确。     

钢板剪力墙的弹-塑性抗剪承载力分析

利用板条模型合理地模拟了钢板由弹性屈曲到屈曲后板条端部初始屈服,再到钢板大面积充分形成拉力带屈服的全过程.先分别考虑钢板和框架的单独作用,然后再考虑钢板和框架的组合,得到了钢板剪力墙的剪力-位移关系曲线,并给出了钢板和框架在各个不同受力阶段的剪力和位移计算公式,最后通过算例验证了公式的有效性.     

框-剪结构考虑剪力墙剪切变形影响的剪力墙合理数量

基于框-剪结构协同工作的连续化分析原理,文章得到了考虑剪力墙剪切变形影响的框-剪结构刚接体系的剪力墙合理数量计算式,并与不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系的计算式进行比较,分析了它们在确定剪力墙合理数量上的相似和不同。通过算例讨论了框-剪结构的具体剪力墙合理数量值,分析了剪力墙剪切变形和连梁约束刚度对其影响程度,并得出剪力墙的剪切变形对剪力墙合理数量的影响比连梁约束刚度弱;考虑剪力墙剪切变形影响的刚接体系的剪力墙合理数量比不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系均少,使得结构在安全前提下更加经济合理。     

Jamming by shear

A broad class of disordered materials including foams, glassy molecular systems, colloids and granular materials can form jammed states. A jammed system can resist small stresses without deforming irreversibly, whereas unjammed systems flow under any applied stresses. The broad applicability of the Liu-Nagel jamming concept has attracted intensive theoretical and modelling interest but has prompted less experimental effort. In the Liu-Nagel framework, jammed states of athermal systems exist only above a certain critical density. Although numerical simulations for particles that do not experience friction broadly support this idea, the nature of the jamming transition for frictional grains is less clear. Here we show that jamming of frictional, disk-shaped grains can be induced by the application of shear stress at densities lower than the critical value, at which isotropic (shear-free) jamming occurs. These jammed states have a much richer phenomenology than the isotropic jammed states: for small applied shear stresses, the states are fragile, with a strong force network that percolates only in one direction. A minimum shear stress is needed to create robust, shear-jammed states with a strong force network percolating in all directions. The transitions from unjammed to fragile states and from fragile to shear-jammed states are controlled by the fraction of force-bearing grains. The fractions at which these transitions occur are statistically independent of the density. Jammed states with densities lower than the critical value have an anisotropic fabric (contact network). The minimum anisotropy of shear-jammed states vanishes as the density approaches the critical value from below, in a manner reminiscent of an order-disorder transition.     

巨型黄土滑坡剪出口滑带土的原位剪切试验研究

针对某巨型黄土滑坡的工程地质现状,在滑坡剪出口3个不同位置切削尺寸为500 mm×600 mm×800 mm的土柱体进行了天然状态和饱水状态2种工况下的残余剪切试验,获得相应的残余抗剪强度指标.通过与滑带土同工况下的室内实验强度指标对比,发现原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角较室内实验指标高13.06%和24.64%,并分析了试验结果差异的原因,最后总结了黄土滑坡原位剪切试验过程中的注意事项.试验研究表明巨型滑坡滑带土的大型原位剪切试验对滑坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值.     

新型高强混凝土组合剪力墙受剪性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的延性和耗能能力,同时不削弱墙体的刚度和承载力,提出了双钢板高强混凝土组合剪力墙．利用Abaqus有限元分析软件,建立了无暗柱型与方钢管暗柱型两种双钢板高强混凝土组合剪力墙模型,分析了高宽比和轴压比对这两种组合剪力墙承载力和延性的影响,并对外侧钢板与混凝土的相互作用进行了分析．结果表明：随着高宽比的减小,这两种组合剪力墙承载力和弹性阶段刚度明显提高,破坏形态也由弯曲破坏向剪切破坏过渡．随着轴压比增大,无暗柱型组合剪力墙承载力下降,延性降低;方钢管暗柱型组合剪力墙承载力和刚度变化不大,延性呈下降趋势．设置方钢管暗柱可以加强对墙肢的约束,有效提高双钢板高强混凝土组合剪力墙的承载力和延性．     

一种新的无腹筋梁受剪承载力计算方法

在引入虚拟裂缝模型 (FCM)的基础上 ,通过对受剪承载力的有关影响因素的理论分析 ,并利用国内外有关试验数据进行了回归分析 ,得到了一个以虚拟裂缝模型 (FCM)为基础的钢筋砼无腹筋简支梁受剪承载力计算公式。     

滑带土抗剪强度特性的环剪试验研究

以黄土坡滑坡滑带土为研究对象,采用环剪仪研究了天然含水率的滑带土在不同法向应力与剪切速率下的抗剪强度特性。试验结果表明:滑带土的峰值强度和残余强度均随着法向应力的增大而增大,并呈现出较强的线性关系;0.1~10mm/min范围内的剪切速率对滑带土的残余剪切强度影响不明显,变化幅度在±6%以内;但剪切速率越大,滑带土需要更多的变形以达到残余强度;随着剪切速率地增大残余黏聚力不断地减小,残余内摩擦角逐渐地增大,峰值强度及峰值黏聚力、内摩擦角均增大;剪切速率对滑带土的软化特性影响明显,并且较大的剪切速率使得剪切过程中从剪切盒侧壁流失的黏粒与孔隙水增多,因此在进行滑带土排水环剪时,宜采用较小的剪切速率。     

剪切速率及二灰掺量对改良风化砂抗剪指标的影响

以石灰、粉煤灰改良风化砂抗剪强度指标为研究对象,通过对风化砂中掺入不同量、不同比例的二灰,进行室内直接剪切试验,改变剪切速率,得到不同剪切速率及二灰掺量对抗剪强度指标的影响规律.试验研究表明:剪切速率对二灰改良风化砂的粘聚力、内摩擦角有较大影响;在相同的二灰比例下,二灰改良风化砂粘聚力随着剪切速率的增大而增大,内摩擦角随着剪切速率的增大而减小;垂直荷重较大时,抗剪强度随着剪切速率的增大而显著减小,垂直荷重较小时,剪切速率对抗剪强度影响较小;在相同的剪切速率下,风化砂的粘聚力均随着二灰掺量的增加而有显著增大,且剪切速率大的粘聚力增幅要大于剪切速率小的粘聚力增幅.随着二灰掺量的增加,风化砂的内摩擦角会先增大后减小,但总体差别不大.     

基于剪切波速与含水率的抗剪强度测量方法*

抗剪强度是土的重要特性。根据剪切波速与抗剪强度关系提出了一种基于剪切波速与含水率的抗剪强度可实现野外长期现场测量的方法,并设计了实现该方法必要装置,对实验土样建立了剪切波速-含水率-抗剪强度模型,将模型与实测数据比较,证明该模型可以满足测量需求。