土壤准静态压缩力学性能实验研究

为研究土壤准静态的压缩力学性能,利用电子万能试验机对土壤进行了准静态压缩实验,分析了其密度、质地、水的体积分数等参数对静态抗压强度的影响. 结果表明:土壤的密度、质地和水的体积分数等因素均会对其静态力学性能造成影响,影响着静载情况下的应力-应变关系. 在应变一定的情况下,一般应力随着土壤密度的增大而增大,对于黏性土壤其水的体积分数对内部应力影响很大,但对于砂土则影响不明显.      

热冲击下理想黏结三明治板的分数阶广义热弹性问题分析

为了研究对称热冲击作用下三明治板的广义热弹动态响应,假定三明治板连接界面处为零阻抗理想黏结,材料特性参数随温度变化,采用分数阶广义热弹性理论,给出了层合板广义热弹耦合的控制方程.基于拉普拉斯变换及其数值反变换对控制方程进行求解,得到了无量纲温度、位移及应力的数值解.重点讨论了热传导系数、密度和比热容等材料参数在界面处的变化对热传递及结构响应的影响,同时考虑了分数阶参数及温度相关性参数的影响效应.计算结果表明,温度、位移和应力随界面处材料热传导系数、密度和比热容的减小而增加;分数阶参数对温度和应力的影响较大,对位移影响较小;温度、位移和应力的幅值随温度相关性参数的增大而减小.界面处材料热传导系数、密度和比热容的减小促进热沿板厚方向的传导,分数阶理论和材料的温度相关性对温度、位移和应力的分布影响显著.     

基于机器学习的梯度点阵材料优化设计

点阵材料具有轻质、抗冲击、高能量吸收等特性，因而在航天飞行器承载部件设计等领域有广阔应用前景. 通过对点阵材料内部杆径进行合理的梯度设计，可以提高点阵材料在高速冲击载荷作用下的动态力学性能. 利用仿真模拟数据，基于随机森林模型实现了梯度点阵材料的动态力学响应预测和结构参数优化. 以面心立方（face center cubic，FCC）结构梯度点阵材料为研究对象，通过对杆径参数的调整实现点阵材料密度的梯度化设计. 通过LS-DYNA软件计算了密度分布不同的梯度点阵材料受到冲击载荷作用时的动态力学响应，包括冲击端面与支撑端面接触应力随时间的变化曲线. 基于随机森林模型，以各层胞元的相对密度为输入，实现对点阵材料端面峰值应力的预测，并基于Gini指数分析出对不同端面处峰值应力影响最大的胞元层. 将网格搜索算法与训练好的随机森林对接，分别以两个端面上的峰值应力最高作为优化目标，获得点阵材料各层胞元相对密度的最优值. 模型对梯度点阵材料端面峰值应力的预测误差在5%以内. 数值模拟验证结果表明，优化后所得梯度点阵材料相应端面上的峰值应力高于仿真数据集内任何结构.      

不同厚度三点弯曲梁的裂纹扩展动态焦散实验

采用动态焦散线实验方法,对冲击作用下不同厚度的三点弯曲梁进行了研究,分析了厚度对其动态断裂过程的影响.结果表明:不同厚度三点弯曲梁在动态冲击实验中,预制裂纹起裂时间和扩展时间受到试件厚度的影响.厚度越大,起裂越慢,扩展时间越长;试件起裂后,不同厚度下裂尖的扩展速度和动态应力强度因子值随时间的变化曲线均呈现先快速上升后波动下降的趋势;裂尖扩展速度和动态应力强度因子的峰值随着厚度的增大呈现先上升后下降的趋势;厚度影响了反射应力波对裂纹扩展的抑制作用.     

水-动力耦合作用下红砂岩动态强度及破坏机理

为探究水化学损伤下红砂岩的动态强度和破坏机理,通过自然、干燥和饱水红砂岩试样的静态单轴压缩和动态单轴冲击试验,结合岩石碎块的电镜扫描(SEM)图像,分析了不同含水状态和应变率荷载等级下岩石的强度特性,并基于损伤断裂理论分析了含水岩石微裂纹起裂和扩展机理.试验结果表明:红砂岩试样动态抗压强度随含水率的增加而降低,随应变率的增加而增大,饱水试样具有显著的应变率效应;冲击荷载下,饱水试样应力-应变曲线具有显著的体积压缩现象,峰值应变最大,塑性变形明显,而干燥试样弹性变形最大,峰前塑性变形最小;受孔隙水影响,饱水试样颗粒结构疏松多孔,胶结物质被溶蚀而使胶结作用弱化.根据最大周向正应力理论,对含水岩石的微裂纹起裂条件和扩展方向进行了讨论,并对裂尖的动态应力强度因子进行了修正.     

土压实度的瞬态冲击法测试

为寻找一种无损、快速和准确地检测土压实度的新方法,基于振动能量在土壤中衰减的基本原理,使用重锤冲击压实度不同、含水质量分数不同的土壤,在与冲击点一定距离处的土壤中测取振动响应信号,并对测取的信号在时域和频域上进行分析。试验结果表明:在测试距离一定、含水质量分数相同时,在同一脉冲宽度内振动加速度信号的幅值、有效值均随压实度的增加而增大;在最佳含水质量分数附近的范围内,土壤中含水质量分数对压实度计算结果的影响不大,误差小于1%;在冲击距离为200~400 mm时的测量和计算结果,比较接近真实测量值,距离较近、较远时误差均较大。     

特性参数与温度相关的非局部广义热弹问题的动态响应

基于Green-Lindsay广义热弹性理论和Eringen的非局部弹性理论,研究了材料特性参数与温度相关、受热冲击和应力冲击作用的半无限大体的一维非局部热弹动态响应问题.借助于拉普拉斯积分变换及其数值反变换,经数值求解,得到了无量纲温度、位移、应力的分布规律,并用图形进行表示.分别研究了温度相关的材料特性参数、分数阶参数及非局部效应参数对温度、位移和应力的影响效应,结果表明:温度相关的材料特性参数对各物理量的影响显著;分数阶系数对温度影响较大,对位移和应力影响不大;非局部效应参数对位移和应力有显著影响,对温度影响较小.     

应变率效应对再生混凝土动态力学性能的影响

通过约束再生混凝土单轴受压动态力学试验,研究了应变率效应对约束再生混凝土力学参数的影响.分析不同应变率下再生混凝土动态破坏特征以及受压应力-应变关系全曲线,可以发现:在不同应变率、再生粗骨料取代率或体积配箍率下,再生混凝土单轴应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显;随着应变率的提高或再生粗骨料取代率的增加,下降段曲线随之变陡,而随着箍筋配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓.通过试验数据回归分析,提出约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变动态放大系数函数模型;随着应变率的提高,约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变均随之增大;而约束再生混凝土受压峰值应变动态放大系数增加幅值低于受压峰值应力动态放大系数的增加幅值;进一步分析了应变率效应对约束再生混凝土初始弹性模量的影响规律,确定了初始弹性模量和应变率的函数关系,并给出了初始弹性模量动态放大系数函数模型.随着应变率的提高,约束再生混凝土初始弹性模量动态放大系数随之增大,但其增长幅度要比受压峰值应力和峰值应变动态放大系数的增长幅度小.     

冲击荷载下含裂纹缺口三点弯动态断裂实验

为研究缺口大小对含裂纹缺口构件动态断裂的影响,采用动态光弹性实验方法,对含裂纹缺口试件进行了冲击实验.基于冲击断裂过程中试件的等差条纹变化图片和动态应变仪采集的应变数据,分析了冲击荷载下裂纹尖端的动态应力强度因子、裂纹扩展速度和锤头应变的变化规律.结果表明:不同缺口角度试件受到冲击荷载后,应力强度因子的变化随时间变化的趋势基本一致,应力强度因子的峰值随角度增大而增大,应力强度因子的峰值在缺口角度大于90°后增大更显著;锤头应变都表现出先压缩后拉伸然后逐渐震荡趋于平缓的变化规律,当缺口角度大于90°时,锤头的最大压应变增长趋势显著增加;不同缺口角度试件的裂纹扩展速度随时间变化规律基本一致,但当缺口角度大于90°之后,试件的起裂时间显著延长.由此得出结论:当缺口角度对含裂纹缺口构件的动态断裂有一定影响,当缺口角度小于90°时影响不显著,当缺口角度大于90°时起裂难度显著增加.     

二级配骨料随机分布混凝土动态特性数值模拟

混凝土是民用、工业、安全防护等建筑中最常用的材料之一,具有抗压强度高、工艺简单、抗腐蚀性好、抗耐性优良等特点。在使用过程中,不仅要承受准静态荷载作用,还需考虑爆炸、冲击等动载荷的作用,因此有必要进行混凝土动态特性研究。利用ANSYS/LS-DYNA软件,对粗骨料粒径和体积含量不同二级配混凝土动态特性进行模拟,分析粗骨料粒径和体积含量对二级配混凝土动态特性影响规律。研究表明:随着粗骨料最大粒径的增加,二级配混凝土峰值应力呈下降趋势;随着粗骨料中间粒径和体积含量增大,二级配混凝土峰值应力均呈现先增大后减少趋势。     

三峡库区典型消落带土壤粒径分布及分形特征

为揭示三峡库区典型消落带土壤的独特性,通过野外调查和实验室定量分析,研究了消落带典型区阶地土壤粒径分布和分形特征。结果表明：该典型消落带土壤分形维数在2.80左右;共有3种质地的土壤,分别是壤质黏土、粉砂质黏土、黏壤土,两种黏土的分形维数不存在显著差异,黏土和壤土的分形维数差异显著且分形维数以黏土的较大。土壤粒径随高程增加表现为由尖峰胖尾分布向尖峰分布变化,在降水和江水的双重作用下,较高高程处小颗粒土粒含量较低,而较低高程处小颗粒土粒含量较高。淹水年限为3 a和1 a的不同植被类型下消落带土壤分形维数不存在显著差异。     

浅析武夷山山地土壤理化性质的垂直分异

土壤的理化性质反映了土壤在物理和化学方面的特征,它直接影响着土壤的肥力大小,成为评价一个地区土地初级生产能力的重要指标.研究针对武夷山地区6个典型土壤剖面,通过野外调查取样和室内理化分析方法,对6个剖面土壤基本性状进行测定、对比分析.结果发现,武夷山山地土壤理化性质在垂直高度上呈现明显的地区分异：1）随着海拔的逐级递增,土壤A发生层厚度也随之递增;2）根据前苏联土壤质地分类,武夷山山地土壤总体上是属于壤土,但各个剖面由于成土环境的不同,土壤质地仍存在着一定的差异性.随着海拔的逐级递增,土壤质地从中壤土向轻壤土、砂壤土逐渐过渡;3）武夷山山地土壤的pH值大致在4.2~4.5范围内,其土壤类型属于强酸性土类;4）土壤有机质质量分数总体上也随着海拔的逐级递增而增加.     

复合地基中桩与桩间土应力分配实验

在实验室条件下，用碎石或灰土圆柱芯增强体与黏性土组成的复合地基单位桩模型，通过复合试样的三轴实验模拟现场碎石桩和灰土桩的工作状态，探讨桩与土的相互作用问题。实验结果表明：复合体的竖向强度不是两种材料按一定几何比例简单叠加。复合试样在荷载及应变不大时，桩土应力比增加很快，随后荷载逐渐向桩周土集中，桩土应力比减少。这种规律与现场测试的桩土应力比是一致的。实验揭示了桩土应力比变化规律及其机理。     

棉花膜下滴灌湿润峰的试验研究

以试验为基础,对重壤土、中壤土和沙土的湿润峰与滴头流量间的关系,以及湿润峰的演变规律进行了研究,得出了适用于不同土壤的滴头流量和滴头间距。另外,验证了“一膜一管”布置形式的可行性,提出了该条件下棉花栽培方式的改进要求。试验结论与生产实际吻合很好。     

膜下滴灌新疆棉田土壤盐分的运移规律

主要通过定时定点取样与室内化验就不同土壤质地和不同滴灌年限两方面对新疆棉田膜下滴灌盐分运移规律进行研究,结果表明:对于不同土壤质地,壤土中的盐分分布较粘土中的呈更规律的变化;不同滴灌年限中滴灌年限越长,棉田中的盐分积累就越多,分析结果显示,定期大水漫灌洗盐、做好春灌水工作以及恢复排碱渠作用是土壤脱盐的必要手段。     

基于非饱和渗流原理的路基含水率预估

为了研究路基内含水率分布规律,确定地下水位、降雨和蒸发作用对路基材料含水率的影响,建立了基于非饱和渗流原理的有限元模型,进行稳态及瞬态的渗流计算,模拟粉质粘土、砂质粘土、亚粘土和亚砂土4种路基及边坡材料含水率的变化规律;通过埋设频域反射仪得到路基含水率年变化规律。研究结果表明：4种路基的含水率均随地下水位的升高呈指数形式上升,持续的降雨和蒸发作用对路基边坡影响深度范围为0.2～0.6m;基于非饱和渗流原理的有限元模型对路基含水率的预估具有较高的精度,能够达到工程应用要求。     

介质转换对平邑甜茶生物量、根系特征及氮代谢的影响

以盆栽平邑甜茶实生苗为试材,研究了介质转换对其生物量、根系特征及氮代谢的影响。结果表明：平邑甜茶根系由粘土转入壤土后,其生物量增加,外层根系大量发生,也有利于侧根的水平发展,根系活力增强,根系的硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合酶（GS）活性得到促进,但不利于侧根数量的增加,且根系总表面积下降;当平邑甜茶根系由壤土转入粘土后,根系发生及代谢活动均受到抑制,NR、GS活性下降;在粘土中生长有利于平邑甜茶根系氮素积累,当根系发生介质转换后,无论转入壤土还是粘土,其氮素积累均受到抑制。平邑甜茶根系由一种介质进入另一种介质会打破其原有的生态适应,需通过一系列生理生化过程和新的形态建造过程建立新的生态适应型。     

粉质粘土灵敏度的结构性及定量化研究应用

根据应力灵敏度与应变灵敏度的定义,以太原地区的粉质黏土为研究对象,通过室内无侧限抗压强度试验,进行不同饱和度土体灵敏度测试;并且分析两种灵敏度曲线.研究结果表明在不同饱和度下,有峰值点的应变灵敏度曲线能直观的反映出原状土体破坏时的结构特征,以及确定原状土体破坏时的应变值.而应力灵敏度曲线则是单调上升且无峰值点,在图中不能准确的确定出土体破坏时的压力值.通过比较分析两种曲线图,得出应变灵敏度在表征土体本构关系中要比应力灵敏度更有优越性.     

山东省农业气象自动站土壤分布状况研究

 为了解山东省各农业气象自动站的土壤分布状况,对山东省各气象台站为安装农业气象自动站所进行测定的土壤质地资料,采用气象归类法进行分析评估.结果表明：①22种土壤,壤土类达131个台站次,黏土类达56个台站次,砂土类达25个台站次;②0～30cm均为壤土类的台站达90个,〖JP2〗占到120个台站的75%,均为黏土类的台站为16个,占13.3%,均为砂土类的台站为1个,占0.8%,混合类土壤达13个台站,占10.8%.     

不同配方液体滴灌专用肥的肥效研究

对膜下滴灌棉花施用3种配方液体滴灌专用肥进行肥效试验研究，结果表明：随水施用液体滴灌专用肥可有效促进棉花干物质积累，增加产量，提高肥料利用率。其中A型(N15．7％，P2O57．8％，K2O1．5％)液体滴灌专用肥适宜于砂质土棉田，B型((N18．9％，P2O54．7％，K2O1．4％)适合壤质土棉田施用，而C型(N20．6％，P2O53．1％，K2O1．3％)则在粘质土棉田施用效果较好。