背面裂隙对杨木胶合界面力学性能的影响

采用微观数字散斑干涉技术和宏观剪切强度试验相结合,分析并讨论了杨木单板背面裂隙的存在对其胶合界面微观力学性能和宏观剪切强度的影响;采用淀粉糊、淀粉糊/木粉、豆胶3种封闭剂处理杨木胶合界面上的背面裂隙,探讨改性试样微观应变分布和宏观力学性能之间的关联。结果表明:存在背面裂隙的杨木单板胶合界面上的应变数值较大,达到1.5×10-3~4.0×10-3,复合材料整体的强度显著减小;不同封闭剂处理背面裂隙的试件,其胶合界面的应变显著大于未处理的试件;封闭剂处理后,杨木单板层积材干强度未能全部提高,湿强度却出现不同程度的下降。     

基于数字散斑相关法的荻草胶合界面应变分布分析

荻草(Miscanthus sacchariflorus)作为一种天然的生物质材料在复合材料的应用方面具有很大潜力。笔者采用数字散斑相关技术(DSCM),提取三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂(MUF)、酚醛树脂胶黏剂(PF)、脲醛树脂胶黏剂(UF)与荻草形成的3种胶合界面在拉伸剪切过程中的位移场信息,分析不同变形阶段试件的应变分布,以揭示荻草胶合界面的破坏机制。结果表明:加载过程中荻草与胶黏剂的界面两端产生应变集中,应变沿拉伸方向向界面中心扩展,并在界面两端首先出现破坏现象;PF-荻草胶合界面应变集中现象最明显,而MUF-荻草胶合界面剪切应变分布均匀,具有最优的胶合强度。     

落叶松胶合木干湿交替加速老化试验研究

为研究长期温湿度交替变化对胶合木物理力学性能的影响，采用改进ASTM D1037老化方法，开展了落叶松层胶板试件0、3、6次干湿交替的多组老化试验，分析了干湿交替次数对胶合木宏观表征、微观形态、材料密度、顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度等指标的影响. 结果表明，试件各项强度指标在干湿交替后均有明显下降；随干湿交替次数增加，试件各项强度指标降幅增加；6次干湿交替后，顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯和胶层剪切强度的降幅依次递增，各指标较0次干湿交替试件分别下降26.75％、29.64％、33.57％和40％；与初始裂缝相比，干湿交替对抗弯强度值影响更为显著；干湿交替次数与不同强度的关系均可采用幂函数拟合；基于交替次数与时间对应关系，分别建立了落叶松胶合木顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度的时变模型.     

杨木/刺槐复合结构胶合性能的压痕表征

以杨木、刺槐及异氰酸酯胶黏剂(EPI)制成胶合构件,进行了胶层剪切强度的测试及在宏观范围内胶合性能的压痕表征。结果表明:刺槐间、杨木间的胶层剪切强度分别为7.9、6.2 MPa,杨木与刺槐间胶层剪切强度为5.4～5.7 MPa。460 N荷载条件下,1.6 MPa和1.0 MPa胶合压力制备的杨木与刺槐间胶层部位压痕蠕变分别为21.31%和25.37%,杨木间和刺槐间的压痕蠕变差异不显著。杨木/刺槐间胶层部位的塑性变形功与压痕功比值介于杨木间和刺槐间的值,EPI胶层对杨木抗塑性变形有贡献但对刺槐的作用不明显。杨木与刺槐间胶层部位的名义硬度比杨木与杨木间大,比刺槐与刺槐间小。     

裂纹长度对裂隙岩体力学特性及破坏模式的影响

采用伺服控制岩石力学试验机对水泥砂浆材料制备的类岩石试件进行单轴加载,利用颗粒流离散元软件对岩体进行单轴加载数值模拟试验,研究不同预制裂纹长度下裂隙试件的力学特征及破坏规律.结果表明:随着裂纹长度的增加,裂隙试件的峰值强度、峰值应变和弹性模量均减小,裂隙模型脆性减弱,延性增强,且随着裂纹长度的增加,弹性模量的降幅逐渐增大,敏感度增强;引入强度劣化系数来定量分析裂隙试件的劣化特征,当裂纹长度从10 mm增加到15 mm时,劣化系数增长迅速,试件强度下跌明显,强度敏感度最大;裂纹长度影响裂隙试件的最终破坏模式,在0°原生裂纹下,随着裂纹长度的增加,裂隙试件的破坏模式由剪切破坏为主变为剪切、张拉复合破坏再转化为出现宏观裂纹的张拉破坏.     

胶合木粘钢顺纹拉拔承载力试验研究

为研究胶合木粘钢连接的顺纹拉拔力学性能,开展了27个胶合木粘钢试件的试验研究,主要变化参数为锚固长度和钢板上的开孔密度或孔间距。对比分析了破坏形态与破坏机制、荷载-滑移曲线和等效黏结强度等结构性能。试验结果表明:锚固长度和钢板上的开孔密度是影响胶合木粘钢承载力的主要因素;粘钢试件破坏模式主要有钢板拉断、钢板屈服、木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏;通过对粘钢试件的合理设计,能够避免发生木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏等脆性破坏,实现具有大承载力和高延性特性的延性破坏形式。最后,基于试验结果提出胶合木粘钢连接的破坏模式判定方法,并给出了设计建议。     

不同温度下钢-改性聚氨酯混凝土界面黏结滑移性能试验研究

在钢桥运营过程中,铺装层与桥面板的黏结层常会因车辆碾压、温度等因素的影响而出现脱黏现象。近年来,国内出现一种新型改性聚氨酯混凝土,具有较好的工程适用性,已用于多座钢桥梁铺装工程。为研究该混凝土与钢桥面板的界面黏结性能,设计并制作该改性聚氨酯混凝土与Q345钢的层间复合试件。考虑温度的影响,分别在-10、15、40和60℃下进行斜剪试验。基于数字图像处理技术(DIC)采集试件界面的滑移量和应变,分析试件在不同温度下的破坏形态、界面黏结性能及界面应变分布规律。基于试验结果,建立钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式。研究结果表明：温度对试件界面黏结性能的影响显著,试件的界面剪切强度和刚度随温度升高而降低,而其界面极限滑移量与温度无明显关系,界面应变的绝对值均沿胶层方向从试件混凝土层的加载端到未加载端逐渐减小;随着温度升高,试件由脆性破坏向塑性破坏过渡;据所建立的钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式所得剪切强度、刚度计算结果与试验结果较吻合,可为聚氨酯类混凝土钢桥面铺装工程应用提供参考。     

胶合竹-混凝土组合梁销栓连接性能试验研究

采用植筋螺杆作为连接件,对6组胶合竹-混凝土组合试件进行剪切滑移试验,测得了荷载-滑移曲线、抗剪承载力和抗滑移刚度等基本力学指标,并对不同组合方式进行了分析和比较.研究结果表明:组合试件的主要破坏模式为GluBam在螺杆局部挤胀作用下的纵向开裂和螺杆在胶合竹梁内部产生显著的弯折变形;组合试件的抗剪切性能随着螺杆直径的增大而增强,但提高效应呈递减趋势,选用直径为18mm的螺杆作为连接件较为合理;提高螺杆强度等级对改善组合试件的抗剪切刚度和组合梁的组合效应没有实质性作用;在组合界面设置防水层,对胶合竹梁含水率的影响是暂时的,可以取消.     

单轴压缩下交叉裂隙花岗岩变形与能量演化分析

为了更好地了解交叉裂隙对岩体力学性质和变形特征的影响,对不同主次裂隙夹角的花岗岩试件进行了单轴压缩试验.根据试验结果,对交叉裂隙试件的应力-应变曲线规律、变形与强度特性以及能量演化过程进行了分析.研究结果表明:交叉裂隙试件的力学性质和变形特征与主、次裂隙的夹角密切相关,裂隙试件的应力-应变曲线比完整试件更早进入裂纹萌生和扩展阶段,峰值应力前应力-应变曲线会出现一定的应力波动现象;裂隙试件的峰值强度和弹性模量明显降低,弹性模量随交叉裂隙夹角的增大先减小后增大,但峰值强度受夹角的影响不大;裂隙试件在单轴压缩过程中的总能量、弹性应变能和耗散能相较于完整试件显著降低.     

CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能

碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复。为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸-剪切试验研究,得到界面剪应力-位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型。分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证。     

高温中胶合木构件胶缝界面剪切断裂能研究

在氮气保护、温度为20～250℃条件下,开展了120个杨木、花旗松和落叶松-间苯二酚-酚醛树脂(PRF)胶缝界面剪切断裂能试验研究.结果表明:界面剪切断裂能随着温度的升高而降低;当温度为150℃时,由于PRF胶黏剂进一步固化,因此木材-胶黏剂胶缝界面性能提高;当温度高于150℃时,密度较低的杨木和花旗松-PRF胶缝界面断裂能试件的破坏位移下降明显,密度较高的落叶松-PRF胶缝界面断裂能试件的破坏位移相对稳定;20℃时杨木、花旗松和落叶松-PRF胶缝界面的剪切断裂能分别为4.68,5.05,5.37 N·mm-1,100℃时胶缝界面裂缝尖端塑性变形增加,剪切断裂能较初始值分别增加7.2%,6.6%和14.8%,250℃时界面剪切断裂能分别降至0.44,0.46,1.63 N·mm-1.     

超声作用对马铃薯淀粉糊凝胶特性的影响

为揭示超声场对淀粉糊凝胶特性的影响,以马铃薯淀粉糊为研究对象,采用质构仪考察了不同超声场条件与不同淀粉糊浓度对马铃薯淀粉糊凝胶强度的影响．在此基础上,结合扫描电镜（SEM）分析研究了超声场中马铃薯淀粉糊微观结构的变化．研究结果表明：马铃薯淀粉糊经超声作用后,所形成凝胶的凝胶性质有显著变化;随着超声作用时间的延长和声强的增加,所形成凝胶的凝胶强度降低,且淀粉糊浓度越小,凝胶强度下降的程度越显著．超声场对马铃薯淀粉糊凝胶强度的影响主要在于超声会引起淀粉糊微观结构的变化,超声作用前马铃薯淀粉糊的网络结构完善,因此凝胶性质较好;超声作用后马铃薯淀粉糊的微观结构较为松散,组织呈团状聚集,故凝胶性质较差．     

胶合板梯度胶合界面应变的数字散斑法分析

研究了均质、薄壳和内增强3种结构胶合板的断面密度分布, 根据密度分布确定梯度界面,并运用数字散斑法分析胶合板老化前后的密度梯度层胶合界面处的应变分布,以探讨梯度胶合对胶合界面应变传递的影响。试验结果表明:均质结构的胶合板断面密度分布较均匀,基本在0.83 g/cm³左右,而薄壳和内增强结构的胶合板断面密度显示两者均有明显的密度梯度和弱界面的存在。在450 N左右的载荷作用下,各密度梯度层胶合界面处的剪切变形最大值均出现在胶线两端的槽口处,并沿胶线方向逐渐减小。密度梯度层的应变主要表现为高密度层的应变通常大于低密度层的应变。老化后试件胶合界面的应变值普遍减小,高密度层的减小较小,反映了高密度层耐老化性能强于低密度层。     

循环载荷下干燥及饱和砂岩的变形及声发射特征

对取自陕西榆横矿区小纪汗煤矿顶板砂岩的干燥和饱和试件进行单轴循环加卸载试验及声发射监测,分析了不同含水状态岩石的强度以及变形特征、声发射特征和加卸载响应比变化情况.结果表明,水对上述性质具有显著影响:饱和试件强度和滞回环数量均低于干燥试件,压密阶段轴向应变比干燥试件增加18.9%,峰值强度前轴向应变比干燥试件降低17.4%,干燥和饱和试件在循环加载过程中弹性模量均有增大趋势;干燥试件在整个加卸载过程中声发射能量累积为3.87×10-11J,饱和试件声发射能量累积为2.58×10-11J,仅为干燥试件的66.67%;干燥和饱和试件的加卸载响应比呈现类似的变化规律,但饱和试件的加卸载响应比峰值特征时间比干燥试件短,宏观裂纹形成得更早.     

超声作用下马铃薯淀粉糊的凝胶特性

为揭示超声作用下淀粉凝胶特性的变化规律,以马铃薯淀粉糊为研究对象,采用质构仪测量了不同超声场条件及淀粉糊浓度下马铃薯淀粉凝胶强度的变化规律。在此基础上,结合扫描电镜（SEM）分析研究了超声场中马铃薯淀粉糊微观结构的变化。研究结果表明：超声作用于马铃薯淀粉糊后,其所形成凝胶的凝胶性质有显著变化,随着超声作用时间和声强的增加,马铃薯淀粉糊形成的凝胶强度降低,且淀粉糊浓度越小,凝胶强度下降的程度越大;超声场对马铃薯淀粉凝胶强度的影响主要在于其所引起的淀粉糊微观结构的变化,超声作用前马铃薯淀粉糊的网络结构完善,因此形成的凝胶性质较好;超声作用后,马铃薯淀粉糊的微观结构较为松散,组织呈团状聚集,其凝胶性质较差。     

复合板材双剪切试验方法与装置

针对复合板材在工程应用中的力学性能分析需求,为测量其平行于试件面板方向的剪切破坏荷载,以能够较准确表征复合板材双剪状态下的应力分布情况,研究了复合板材双剪切试验方法,设计了双剪切试验装置,并对不同芯材和不同厚度的结构保温板进行了双剪切试验,分析了其破坏形态和剪切力学性能。研究结果表明:各试件双剪切破坏面形态合理,应力-应变曲线数据稳定;EPS(聚苯乙烯泡沫)芯材试件抗剪破坏形式为脆性破坏,而岩棉芯材试件受剪开裂后,抗剪强度不会立即丧失,而是逐渐降低;随着试件芯材厚度的增加,EPS芯材试件应力峰值和应变随之减小,两者变化均为非线性,而岩棉芯材试件应力峰值随之减小,应变则无明显相关关系。该方法与装置为进一步研究复合板材的力学性能提供了试验方法。     

季铵铜和铜唑预处理对马尾松单板层积材性能的影响

为拓展单板层积材(LVL)的应用领域,延长其使用寿命,通过季铵铜(ACQ)和铜唑(CuAz)常压浸渍单板,研制防腐马尾松单板层积材(LVL),考察了防腐剂种类和载药量对LVL耐腐及物理力学性能的影响。结果表明:ACQ和CuAz预处理单板显著提高了马尾松LVL耐腐性,处理材达到强耐腐等级; 处理材的弹性模量和静曲强度达到GB/T 20241—2006标准规定的结构用LVL中120E至160E级别要求,剪切强度达到50V-43H级别要求,浸渍剥离率仅为0.1%～0.8%。与未处理材相比,处理材的弹性模量略有增加,剪切强度及部分处理材的静曲强度有所下降; 但处理材之间、处理材与对照材之间的力学性能均无显著差异。研究表明,ACQ和CuAz常压浸渍预处理单板是研制防腐马尾松LVL的一条有效途径。     

动静载作用下砂浆-岩石试件断裂特性试验研究

岩石和砂浆间的界面过渡区易出现裂隙区，而岩体结构又极易承受动态荷载的作用，因此研究岩石砂浆这个界面过渡区性能和破碎特征就具有十分重要的意义。研究砂浆-岩石双材料巴西圆盘模型，通过对两种界面粗糙度以及三种砂子粒径(细、中、粗)的砂浆-岩石组合试件进行静态和动态加载，研究其力学性能和破坏特征。结果表明，粗糙面试件的抗拉强度要大于光滑面的试件，光滑面花岗岩-砂浆试件与粗糙面花岗岩-砂浆试件静态抗拉强度之比为67.3%,光滑面石灰岩岩-砂浆试件与粗糙面石灰岩-砂浆试件静态抗拉强度比为56.8%,岩石本身强度对双材料试件的抗拉强度有一定的影响。在同等粗糙度情况下，中砂试件的抗拉强度是最大的。在应变中，粒径级配和粗糙度对试件的影响较大，岩石种类对试件的影响较小，且同等条件下粗砂试件应变大于细砂和中砂试件。     

垫板间的电势差对柳安单板的胶合效应

通过聚醋酸乙烯乳液 (PVAc)胶合柳安单板的对比试验 ,初步探索了垫板电势差的存在对柳安胶合的影响。结果表明 :电垫板间电势差值对柳安胶合强度有极显著的影响 ;柳安单板涂胶量为 30 0 g m2 ,单板含水率为 1 0 %～ 1 2 % ,PVAc的固含量为 1 6.5 % ,粘度为 5 .6Pa·s,在室温下加压力 3h ,普通柳安胶合板达到理想胶合强度的垫板间电势差为 5 0～ 70V。     

加载速率对不同温度状态石灰岩力学性能影响的试验研究

借助美国MTS810电液伺服材料试验机和高温炉,对常温和600℃两种温度状态下石灰岩试件进行不同加载速率下的单轴压缩试验,得到石灰岩力学性能随加载速率的变化规律。结果表明:常温时,石灰岩岩样在3×10-4~3×10-3 mm/s的低应变率范围内,加载速率对峰值应力和弹性模量影响不大,在加载速率为3×10-3~3×10-1 mm/s的区段内,峰值应力和弹性模量均呈明显上升趋势;600℃时,峰值应力和弹性模量随加载速率增加变化不大。常温时,不同加载速率下石灰岩岩样均为竖向劈裂破坏,且在3×10-3~3×10-1 mm/s的加载速率区段中,随加载速率的增加,劈裂面逐渐增多;600℃时,石灰岩岩样在不同加载速率下均为剪切破坏。