3D-DIC在土木结构力学性能试验研究中的应用

为了更好地研究土木结构力学性能,采用改进的三维数字图像相关系统开展了纤维增强复合材料包裹混凝土柱抗压试验、纤维增强复合板-混凝土相对滑移试验、钢板拉压疲劳试验、预应力混凝土抗震试验和钢桁架结构连续倒塌动力试验.对圆柱体试件全表面同时进行测量,分析得到了360°全场应变数据.当平均应变达到2×10-2时,根据三维数字图像相关方法与电测法所得的应变结果的相对误差小于3%,说明前者具有较高的应变和位移测量精度.继而提出了一种基于边缘点消除刚体位移的方法,得到了滑移位移结果.利用高帧频相机进行连续采图,实现了在试验过程中的动态测量.由此证实了改进的三维数字图像相关系统在土木结构力学性能研究中的有效性.     

水泥混凝土直接拉伸试验研究

混凝土结构的开裂,一般的情况是由于拉应力引起的.试验证明,利用机械式双向拉伸仪,进行混凝土的直接单、双向拉伸试验是可行的,结果可靠.试验还表明,混凝土的直拉强度明显低于弯拉强度,而且,其双向拉伸强度比其单向拉伸强度还要低,表现出明显的双向拉伸强度弱化现象.试验方法和有关数据可供工程实践参考.     

考虑薄膜效应区域的混凝土双向板承载力计算

为了合理确定混凝土双向板极限荷载和薄膜效应区域,进行了6块混凝土双向板承载力试验研究,观察试验板裂缝开展和最终破坏模式,获得了试验板荷载-位移曲线.在此基础上,基于塑性铰线理论,考虑受拉薄膜效应影响,提出新的混凝土双向板破坏模式,建立确定受拉薄膜效应区域的椭圆方程,推导板块内力平衡方程,获得各板块承载力增大系数.同时,编程计算混凝土板荷载-变形关系,分析薄膜效应机理,并用于验证理论方法有效性.最后,将理论计算结果与国内外试验结果及理论结果进行对比,表明:提出的破坏模式与传统拉压薄膜效应机理相一致,可用于确定混凝土双向板极限承载力、拉压薄膜效应区域和最终破坏模式.     

一种特制混凝土的双向拉伸强度试验研究

以粒径为5~7 mm的石灰岩碎石为粗骨料,拌制成一种特制混凝土试件.采用机械式双向拉伸仪进行材料试验,得到了这种混凝土的单、双向拉伸强度试验值;同时,根据Hill理论推导的计算式进行了理论计算.结果表明,混凝土的双向拉伸强度比其单向拉伸强度低15%~30%,计算值与试验值吻合良好,最大差别在11%以内.这对于复杂应力作用下的混凝土板、壳结构设计来说,具有重要意义.     

混凝土双向拉伸强度计算公式研究

简要介绍国内外已有的混凝土双向强度计算公式,并首次提出作者建议的公式.针对混凝土的特性,由Hill各向异性判据,还导出了由单向拉伸试验结果表达的混凝土双向拉伸强度计算公式.     

四边简支FRP筋混凝土双向板受弯承载力分析

根据FRP筋混凝土双向板的弯曲破坏特征,引入FRP筋名义屈服强度和FRP筋有效截面面积的概念,对板中局部均布荷载作用下的FRP筋混凝土双向板的受弯承载力进行了塑性极限分析,提出了FRP筋混凝土双向板极限受弯承载力的理论计算公式.建议公式与试验结果符合较好,可为FRP筋混凝土双向板的设计应用提供必要的理论分析依据.     

双向格栅加筋混凝土地坪的力学性能试验研究

针对混凝土地坪开裂、不均匀沉陷的情况,提出采用强度高的双向土工格栅对混凝土地坪进行加筋,以改善混凝土地坪的力学性能.通过室内试验,比较分析了三种不同强度等级的混凝土试件在有、无格栅加筋时的立方体抗压强度、小梁抗折强度和弯曲韧性;通过大型现场足尺试验,对比分析了混凝土板在有、无格栅加筋时的裂缝发展、极限承载力、板底应变与荷载之间的关系.试验结果表明:双向土工格栅可以明显提高混凝土的抗折强度、极限承载力和弯曲韧性,使混凝土的脆性破坏特征得到显著改善;相比不加筋的混凝土板,采用双向土工格栅加筋后的混凝土板初裂荷载大、裂缝延展慢、板底应变小,极限荷载可以提高约2倍.     

碾压混凝土层面拉伸破坏试验研究

碾压混凝土软弱层面的断裂破坏是高碾压混凝土坝稳定性研究的一个重要方面. 对6种层面处理工况的碾压混凝土层面进行了楔入劈拉断裂试验研究,采用电测法测得碾压混凝土层面裂缝的起裂荷载,确定了碾压混凝土层面裂缝的双K断裂参数. 研究表明,层面的起裂荷载与失稳荷载的比值Phini/Phun在57.7%～74.2%. 在6种层面处理工况中,下层碾压混凝土终凝后施工缝或冷缝的处理方式,其所形成的层面的拉伸断裂参数最大,其断裂路径曲折,断裂面凹凸不平,因此这种层面处理方式最为有效.     

设置斜肋方形薄壁钢管混凝土轴压短柱研究

为改善薄壁钢管混凝土柱力学性能,提出设置斜肋方形薄壁钢管混凝土柱的结构形式.根据无肋、单向设置斜肋和双向设置斜肋3种截面形式、2种截面尺寸的18个薄壁钢管混凝土轴压短柱试验结果,比较和分析了各试件的试验现象、破坏模式及荷载位移曲线等.结果表明:薄壁钢管混凝土短柱以剪切破坏模式为主;肋与混凝土在试件破坏之前,均能保持良好粘结.设肋的短柱能达到较高的极限承载力,与无肋的试件相比,单向设置斜肋短柱的极限承载力提高了18%,双向设置斜肋的提高了29%.采用大型有限元程序ABAQUS6.4对每个试件的试验全过程进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好.通过数值计算,研究了截面尺寸相同的素混凝土短柱及无肋、单向、双向设置斜肋薄壁钢管混凝土轴压短柱的柱中截面混凝土纵向应力的分布规律,为进一步开展设肋短柱研究工作提供了依据.     

双向加载下混凝土的力学特性研究

为了研究双向加载下混凝土的强度,采用河南理工大学的双向等刚度加载设备,对C50混凝土立方体试块进行了单向和双向σ_1∶σ_2=1∶1和σ_1∶σ_2=2∶1的加载试验,并将单轴下混凝土的强度与双轴下混凝土的强度进行了比较;得出了不同加载条件下的混凝土应力应变曲线,给出了实验过程中观察到的现象,探讨了双轴下混凝土的破坏机理.通过研究表明:单向加载下,混凝土的破坏属于剪切破坏,双向加载下,混凝土的破坏属于拉—剪破坏;双向加载条件下,混凝土的破坏强度比单轴破坏强度要高,主要是中间主应力的影响.     

电阻应变测试法在GFRP杆件弹性模量测试中的应用

目前GFRP杆件材性测试相关规范还不完备,特别是采用电测法测试GFRP杆件弹性模量缺少相关资料.采用电阻应变测试法对GFRP杆件的弹性模量测量进行了尝试,结果表明,采用50 mm以上电阻应变片可以有效得到弹性模量测试结果.     

堆石坝防渗土工膜薄壁圆筒双向拉伸性能测试方法

由于堆石坝防渗用土工膜拉伸性能在抵抗外部荷载变化中发挥重要作用，文章对规范中的土工膜拉伸性能测试方法以及国内外有关研究成果进行对比分析，并在此基础上提出了薄壁圆筒双向拉伸测试方法，最后，利用有限元软件中的线弹性模型对相同位移荷载条件下的各种试验方法进行数值模拟．结果表明：薄壁圆筒双向拉伸试验能够准确反应土工膜在双向拉伸条件下的力学特性；与现有的液胀试验和十字形双向拉伸试验相比，薄壁圆筒试样应力分布更加均匀，试验效果更优．     

拉伸测试方法对纬平针织物最终变形的影响

采用条样法与抓样法的单向拉伸,以及一向固定另一向拉伸和两个方向同时拉伸的双向拉伸方法,测试了3种棉纬平针织物的拉伸最终变形值,比较了4种拉伸方法测试结果的差异.基于Peter的模型,对不同测试方法下试样的最终变形进行计算.研究表明理论预测与实验测试结果基本一致.     

双轴向增强纬编间隔织物复合材料的加工制造及力学性能

利用玻璃纤维编织一种新型双轴向增强纬编间隔织物,采用轻质树脂传递模塑工艺(LRTM)制作了该新型结构织物增强复合材料,并对复合材料在经纬向的拉伸性能、弯曲性能和压缩性能进行了测试与分析.研究表明:制作双轴向增强纬编间隔针织复合材料的关键是织物在厚度方向上不被压扁;复合材料的拉伸性能和弯曲性能主要取决于两个面层衬经衬纬纱的拉、弯性能.压缩性能不仅与纤维束的压剪组合破坏有关,还与纤维束与基体的界面黏结性能有关.     

复合材料机身对接壁板双向拉伸试验研究

为研究复合材料机身环向对接壁板受轴向和环向拉伸载荷下的耐久性/损伤容限问题,设计了一种新型壁板双向拉伸试验装置;可在单轴试验机上实现双向拉伸载荷,提高疲劳试验加载频率,降低试验成本。利用有限元分析和各向同性基准件验证试验两种手段对试验装置的有效性进行了评估,满足工程要求。利用双向拉伸试验装置对复合材料机身环向对接壁板进行了耐久性/损伤容限试验,结果表明,机身环向对接壁板满足静强度要求,由于对接区金属和复合材料混合结构的冲击损伤阻抗较强,在耐久性试验和剩余强度试验后未发生损伤扩展。试验结果为复合材料机身设计提供了一定的依据。     

水泥混凝土路面板厚度设计验算标准研究

主要介绍了水泥砼双向拉伸强度研究的重要结果及其在路面板厚度设计中的应用研究;通过对路面开裂、断板等病害的分析,提出了以砼双向拉伸强度为验算标准的路面板厚度设计建议。     

建筑PVC膜材双轴正交拉伸循环试验

通过对PVC膜材进行7种应力比下的双轴正交拉伸循环试验,经纬向应力比值分别为0∶1,1∶5,1∶2,1∶1,2∶1,5∶1和1∶0,对膜材在双轴拉伸作用下的拉伸特性进行了研究.试验表明,经过3次循环作用后,膜材的力学试验性能更接近工程实际情况,且材料具有非线性和正交各向异性.在循环荷载作用下,初次循环后残余应变较大.随着循环次数的增加（一般3次后）,残余应变趋于常数,滞回曲线形状趋于稳定.采用双轴拉伸试验方法测定了PVC膜材的广义泊松比,验证了广义泊松比的非线性特征.试验证明,当经纬向应力比C≥1时,经向应变为正值;当C≥0.5时,广义泊松比变为负值;当应力比C为1∶0或0∶1时,双轴变成单轴试验,广义泊松比测定变成常规泊松比试验.理论和试验均证明当C1时,膜材的经向和纬向同时具有最大的弹性模量.     

脆性材料在双向应力下阻力特性数值模拟

应用一个材料失效分析模拟软件MFPA2D模拟了玻璃在平面双向应力下不同破坏失稳过程,重点研究了平行于裂纹面的应力对脆性材料临界断裂参数的影响,运用数值模拟和试验及理论分析相结合的方法,阐明脆性材料在双向和单向应力下断裂参数的区别等问题.研究结果证明,双向应力对断裂韧性有明显影响,平行于裂纹面的拉应力对裂纹扩展有抑制作用,压应力对裂纹扩展有促进作用.因此,线弹性材料在双向荷载作用下,传统的应力强度因子准则不适用,裂纹扩展由裂纹尖端应变决定,即双向应力下裂纹扩展具有应变依赖性.     

阳离子淀粉表面活性剂电化学分析法的研究

本文介绍了一种用离子选择电极测定阳离子淀粉中氮含量的新方法,结果表明,这种方法与凯氏法测定结果基本一致。两组均数经t检验p>0.20。电位法回收百分率为95.6～103.3％;精密度为2.73％(cv)x=0.3076％±0.0084％SD。与凯氏法近似。另外,此法简便快速,因此可用电位法代替凯氏法。 重金属离子Cu~( )对此法有干扰,加入等摩尔浓度的EDTA可以消除。