混凝土在双向受压下力学性质的试验研究

采用大吨位等刚度双向加载系统,对混凝土立方体试块进行了双向和单向加载的试验研究。实验结果表明：在双向加载条件下,混凝土的破坏强度远大于单轴破坏强度;由于中间主应力的增加,约束了试件的横向变形,使1：l加载破坏强度大于双轴2：1加载破坏强度;总结了在最小主应力σ3=0的情况下,试件双向σ1—σ2关系。     

PVDF涂层织物拉伸力学性能试验研究

为获得膜材的本构关系规律,以SH-1050P膜材为试验对象,采用纱线与拉伸方向夹角α为参数进行单轴拉伸破坏试验;然后进行多比例位移加载下的双轴拉伸试验,得到完整的单、双轴试验结果.假设膜片应变均匀且铺层与纱线无滑移,对单轴下膜片弹性模量与夹角α的关系进行了理论推导,并获得膜材力学参数与方向角α的解析公式.同时,假设膜片在双轴加载下为正交弹性双向材料,求解出不同比例加载下的双轴弹性模量与泊松比.结果表明,单轴下膜片弹性模量可按2%的应变划分为弹性与塑性2个阶段,其值与2倍夹角的正弦成线性关系.而双轴试验情况下,在1∶1等量加载时,双轴弹性模量与单轴相同;在非等量加载时,双向加载力离散越大,双轴弹性模量离散性也越大.     

高性能轻骨料混凝土三轴压强度和变形特性研究

为了给轻骨料混凝土结构的设计和有限元分析提供精确的本构模型,进行了高性能全轻混凝土、高性能次轻混凝土和普通骨料混凝土的真三轴压试验研究,对3种混凝土的多轴强度和变形特征进行了比较.试验应力比选取低应力比σ_1/σ_3=0.1和高应力比σ_1/σ_3=0.25两组,每组变换中间主应力σ_2.通过比较发现,单轴压条件下轻骨料混凝土横向变形要远大于普通骨料混凝土,在有侧向约束情形下,轻骨料混凝土强度和延性会得到很大程度的改善.在较小侧压应力水平下,高性能全轻混凝土和次轻混凝土三轴抗压强度提高倍数要低于普通骨料混凝土,变形以脆性特征为主;在较高侧压应力水平下,高性能轻骨料混凝土强度提高程度接近于普通骨料混凝土,破坏特征变化为假塑性破坏,表现出良好的延性行为,吸能能力也大大增加.真三轴尤其是高应力比条件下,中间主应力对三轴峰值强度有显著的影响.在三维Haigh-Westergard应力空间建立基于轻骨料混凝土密度等级和品质性能等级的统一多轴强度准则,为不同类型结构轻骨料混凝土结构按多轴强度理论进行设计提供空间破坏曲面的数学表达式.     

饱和大骨料混凝土动态双轴受压力学性能试验研究

分别通过试验研究了饱和与干燥大骨料混凝土试件在动态双轴受压状态下的强度特征.试验采用大型混凝土静、动态三轴液压伺服试验系统,设定了4个数量级的应变率(10-5、10-4、10-3、10-2 s-1)和5种应力比(0∶1、0.25∶1、0.50∶1、0.75∶1、1∶1).根据试验结果,分析了孔隙水对大骨料混凝土动态双轴极限抗压强度的影响,并提出了饱和大骨料混凝土动态受压破坏准则.研究表明,饱和大骨料试件在动态条件下的强度与干燥混凝土试件相比提高明显,而在准静态条件下有所降低.在相同应变率下,与单轴相比,双轴极限抗压强度在应力比为0.50∶1时最大.     

复杂应力下大骨料混凝土与二级配混凝土强度对比试验研究

通过试验研究大骨料三级配混凝土与其湿筛二级配混凝土在单轴、双轴及三轴应力条件下的强度差别.研究发现,单轴受压和受拉条件下三级配混凝土比其湿筛二级配混凝土的强度都有所下降,分别为27%和26%.在双轴受压条件下,三级配混凝土强度增加率高于其湿筛二级配混凝土,在应力比为0.5时,相差最大,强度提高率相差21.2%.在双轴拉压和三轴拉压压条件下,三级配混凝土强度降低率也高于其湿筛二级配混凝土.给出了它们在各种条件下具体的强度对比值和复杂应力下混凝土的破坏准则.     

定侧压荷载作用下引气混凝土的强度性能

为准确认识复杂应力状态下,引气混凝土材料的性能特征,对强度等级为C30的引气混凝土进行了双向非等比例加载下的受压试验,观察了引气混凝土试件在双向非等比例荷载作用下的破坏模式和试件表面裂缝的特征.结果表明:与单轴强度相比,引气混凝土在定侧压应力下双轴抗压极限强度有较大程度的提高,提高程度在侧压应力系数为0.50时达到最大,然后提高程度会随侧压应力的继续增加而有所降低;将本试验结果与其他试验结果进行了比较分析;在此基础上,建立了考虑侧压应力比影响的强度准则,为处于复杂受力状态下的引气混凝土结构的有限元分析提供试验和理论依据.     

高温后双轴压混凝土强度和变形性能研究

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对常温20℃及200～600℃高温后的混凝土进行了5种比例加载路径的双轴压试验,测得了混凝土的强度及应变,发现高温后双轴压混凝土的抗压强度及应变值比单轴压状态时高.根据试验结果,系统地探讨了高温后混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了同时考虑温度与应力比的高温后混凝土双轴压的强度破坏准则.这些结论为烟囱、核反应堆安全壳、火灾后的建筑物等处于双轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供了理论依据.     

双轴加卸载条件下含D型孔洞方块砂岩破坏特性

为了揭示深部岩体在复杂应力条件下的强度与破裂特性,构建含不同倾角的D型孔洞砂岩数值试样,并通过单轴压缩试验验证其可靠性;开展双轴加卸载条件下含D型孔洞砂岩破裂过程数值模拟研究,综合考察其力学参数特征以及裂纹扩展特性。研究结果表明：在单轴压缩下,试样峰值强度和弹性模量随孔洞倾角的增大先降低后升高然后再降低,试样最终出现由孔洞左右两侧2条裂纹不断延伸形成的斜向剪切破坏;对于同一倾角孔洞砂岩试样,试样的双轴压缩强度、双轴加卸载强度、单轴压缩强度依次递减;随孔洞倾角增大,试样双轴加卸载破坏时的侧向应力总体呈现下降趋势;D型孔洞倾角对试样的峰值强度影响较小,但对试样裂纹的起裂应力影响较明显;在双轴加卸载条件下,含D型孔洞砂岩的破坏形式较复杂多样,总体呈现出单向剪切、X形剪切和Y形剪切共3种剪切破坏模式。     

Zn-22Al合金在超塑温度及复合加载下屈服条件的实验研究

通过薄壁管复合加载实验及单向拉伸卸载组合实验,证明了Zn-22Al合金在超塑温度-速度条件下遵循Mises屈服条件,且与应变速度呈(σ_1-σ_2)~2+(σ_2-σ_3)~2+(σ_3-σ_1)~2=2(σ=K_(ε~m))~2的关系。给出了该合金在250℃、应变速度为3.3×10~(-2)(sec~(-1))时,平面应力且0.2％应变时的屈服椭圆方程为通过单向拉伸位置预置自动卸载组合实验及数学回归分析处理,可定量地确定关系式(变形一定时,σ=K_(ε~m)),且证明K、m与变形程度或变形速度有关。通过薄壁管复合加载实验和分析,还得到薄壁筒形件吹塑时的吹塑压力-应力图和压力-应变图,可为判断和选择类似的吹塑成型力学条件提供参考。     

炭质页岩力学特性各向异性及其破坏机制研究

以贵州松桃李家湾锰矿矿体顶板炭质页岩为研究对象,开展页理面与加载方向不同夹角条件下纵波波速、单轴压缩及电镜扫描等试验,并以最大值与最小值的比值定义各参量的各向异性系数.结果表明:①纵波波速随入射方向与页理面夹角α增大而减小,其各向异性系数R_v为1.44;弹性模量随加载方向与页理面夹角β增大而减小,其各向异性系数R_E为1.14;单轴抗压强度σ_(ucs)呈现出两头大中间小的"U"型特征,最小值在β为37°时取得,其各向异性系数R_σ为3.01.②不同β条件下,单轴压缩应力-应变曲线有起始压密和弹性压缩阶段,都具有明显的应变软化特征.③单轴压缩下,炭质页岩在β=0°时主要为拉破坏,页理面抗拉强度和基质体弯折拉断强度协同控制其力学特性;在β=32°时主要为沿页理面剪破坏,页理面抗剪强度控制其力学特性;在β=66°时主要为沿页理面和切断基质体的剪破坏,页理面和基质体的抗剪强度协同控制其力学特性;在β=90°时主要为拉破坏并含有少量沿页理面剪破坏,页理面抗剪强度和基质体抗拉强度协同控制其力学特性.     

钢筋混凝土构件裂缝宽度的有限单元法分析

一、有限单元法分析模型 本文为了用有限单元法分析钢筋混凝土构件的裂缝宽度,按下述模型编制了平面问题的非线性分析程序。 该程序把混凝土离散为三角形单元,纲筋离散成线形单元,在纵向钢筋与混凝土间引入模拟粘结力的联结单元,联结单元的型式如图1所示。混凝土裂缝穿过单元本身。混凝土在单向受拉下的破坏条件,取用拉应力达到抗拉强度为准,应力应变关系取为线性。混凝土在双向受力的破坏条件,采用 Kupfer等人的模式,具体公式为 双向受压时 σ2≤σ2c=(1+3.65α)f'c/(1+α)2;σ1≤σ1c=ασ2c(1) 双向受拉时　σ1≥Rl;σ2≥Rl(2) 一向受…     

土的破坏准则——考虑中主应力的影响

本文就土的破坏准则及其试验研究工作做了一般性讨论.作者根据土的破坏决定于形变能的概念提出了一个破坏准则.在轴对称情况下,它与摩尔—库伦准则是一致的,对于σ_1>σ_2>σ_3的应力状态,强度指标较摩尔—库伦为大,当σ_2=1/2(σ_1+σ_3)时有最大值,sinφ将增大15.5%.     

基于统计损伤理论的混凝土双轴拉-压本构模型研究

基于细观统计损伤理论及宏观试验现象,本文建立了混凝土双轴拉-压细观统计损伤本构模型.该模型考虑断裂、屈服两种细观拉损伤模式,损伤演化过程由主方向的拉、压应变驱动.将单轴拉伸、单轴压缩作为两种最基本的宏观破坏形式,复杂应力状态下的损伤破坏过程理解为单轴拉伸、压缩损伤演化过程的某种组合形式.引入等效传递拉损伤应变和损伤影响参数,建立宏观拉、压破坏模式对应细观损伤机制之间的等效关系.通过与试验结果比较,表明该模型能够很好地模拟双轴拉-压加载情况下材料均匀损伤阶段的力学行为.对双轴拉-压比例加载路径下应力-应变曲线进行预测,提取出双轴拉压强度包络线,从双轴强度、变形特性、破坏形态等角度对材料的双轴拉-压损伤机制进行探讨.     

冻融环境下混凝土双向受压强度与变形特性试验研究

对普通混凝土经冻融后在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.试件尺寸为100mm×100mm×100mm.试验过程中测得了混凝土在常态和经过25次、50次、75次冻融循环后在双向受压下的应力-应变关系曲线和双轴强度,分析了主压应力σ3及其对应的应变随冻融循环次数的变化规律,以及在冻融作用后混凝土的二轴强度、应力-应变关系,最大应力处的应力、应变和弹性模量随主压应力比的变化规律,观察了试件的破坏形态,建立了相应的破坏准则.发现普通混凝土经冻融后在双轴压荷载作用下的强度和弹性模量随着冻融循环次数的增加而降低,应变随着冻融循环次数的增加而增大;强度、应变和弹性模量随着主应力比α值的不同而变化的规律及其破坏形态均与常态混凝土基本相同.     

双轴加载下RC带翼缘剪力墙抗震性能对比分析

基于有限元软件ABAQUS对T型截面带翼缘剪力墙在双轴反复荷载作用下的抗震性能进行数值模拟,通过与已有实验结果的对比,验证了有限元模型的有效性.通过对研究模型的模拟,分析比较了双轴加载较单轴荷载作用下各方向性能的差异,对比了不同双向加载路径对其抗震性能影响.结果表明:除x轴反向加载(腹板端部受压时)外,其余方向双轴加载较单轴均表现出明显的双轴耦合效应,承载力降低,强度和刚度退化加剧,延性减弱;其中"8字形"加载路径影响最大.     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

花岗岩高应力强卸荷作用下力学特性试验研究

在对花岗岩岩样进行常规三轴加载试验的基础上,进行了峰前高应力条件下卸围压并维持q=σ1-σ3不变的花岗岩卸荷破坏试验,研究卸荷条件下花岗岩的变形、破裂特征,强度准则.结果表明:1)常规三轴破坏以轴向变形为主,卸荷破坏以径向变形为主,卸荷破坏特征以向卸荷方向发生径向变形和体积扩容为主,卸荷状态下脆性特征较加载状态下明显.2)在加载试验中,岩石基本上表现为剪切破坏,张性破裂成分很少.卸荷破裂时各种级别的张裂隙发育,剪性破裂面以共轭X或局部剪切破坏为主.3)在初始围压相同情况下,卸荷点越大,岩样从卸围压至破坏的时间越短,说明高卸荷点更容易导致岩石破坏.4)Mogi-Coulomb强度准则适合描述花岗岩高应力强卸荷作用破坏下的岩石强度特征.     

混凝土拉伸损伤演变的细观力学研究

根据能量耗散等价假设对二维平面应力问题，建立了单轴拉伸与双轴拉伸情况下混凝土宏观损伤变量与细观损伤参数(微裂纹密度)的关系．在双轴拉伸情况下，材料破坏时微裂纹密度为一定值，与σ1和σ2的变化无关；但破坏时的宏观损伤值随横向拉应力的增大而增大。     

动态三轴压荷载历史对大骨料混凝土动态单轴抗压强度影响

利用静、动三轴试验机对大骨料混凝土预先施加三轴压荷载历史,之后对经历荷载历史的试件进行同应变率的单轴受压试验,研究了大骨料混凝土的动态受压性能与所经历的加载速率(应变率为10-5~10-2 s-1)和应力比荷载历史的关系.所有试验的三轴压荷载历史中σ3均加载至2.8fc,且未达到材料的极限强度,但是大部分试件已产生了微裂缝和不可恢复的变形.试验表明:在单轴受压试验中,大骨料混凝土破坏会沿着已有的裂缝继续发展,破坏形态不同于单轴抗压的柱状破坏,而与三轴压荷载下的斜剪破坏极为相似.经历三轴压荷载历史后的大骨料混凝土的抗压强度随着侧压力的增加而降低,随着应变率的提高而提高.强度损失随着应变率的增加而减小,随着侧压力的增加而增加.     

湿筛二级配大坝混凝土动态双轴拉压强度与破坏准则

目的研究湿筛混凝土在双轴动态等比例拉压荷载作用下的动态力学特性,建立湿筛混凝土双轴动态拉压强度准则.方法利用大型液压伺服静、动态三轴试验设备,对长宽高为150 mm×150 mm×300 mm湿筛二级配大坝混凝土棱柱体试件进行等比例双轴动态拉压加载试验,应变速率取10~(-5)~10~(-2)s~(-1).结果湿筛混凝土的动态强度提高效应无法抵消双轴拉压作用的强度降低效应,双轴动态拉压强度普遍低于单轴静态强度;湿筛混凝土双轴拉压强度的动态增长幅度与水工大骨料混凝土相当,均远高于相同条件下的普通混凝土.结论通过对试验数据的拟合,得到湿筛混凝土双轴动态拉压强度准则,为大体积混凝土结构进行非线性分析、探索动态强度机理提供数据支持和依据.