脆性弯曲断裂试验中的稳定加载条件

通过对含裂纹试样与加载机构共同作用系统的分析,得到了试验机的稳定加载条件为试验机-试样系统的能量输入率T>0。此T判据的等价条件为试验机的刚度K_n和含裂纹试样荷载-挠度(F-Δ)曲线的斜率K_s满足不等式K_m+K_s>0。T判据可以推广到含裂纹体结构物系统的稳定性分析。结果表明,其稳定性不仅取决于含裂纹构件的刚度性质,而且也取决于与构件相连的结构物的刚度性质。     

循环加载下砂岩断裂特性试验及模拟

利用WHY-200/10微机控制万能试验机,对红砂岩人字形切槽圆盘试样(CCNBD)进行静态与循环加卸载试验,研究在循环加卸载下红砂岩的Ⅰ型断裂力学特性及变形特征;并基于红砂岩的宏观力学参数进行PFC3D数值模拟试验,探究微裂纹扩展规律.试验结果表明:循环荷载的作用会使砂岩的Ⅰ型断裂韧度值KⅠC减小;且随着循环次数的增加,砂岩的Ⅰ型断裂韧度逐渐减小,直至达到某一下限值;砂岩CCNBD循环加载曲线受到其静态加载曲线的严格控制,循环加载破坏点变形量与静载曲线中同荷载水平下峰后变形量相近;循环加载下试样的径向位移变形过程和微裂纹扩展规律与上限荷载比相关,主要有3个阶段:初期加载阶段、中期稳定阶段、后期加速阶段;当上限比为0.95时,试样的径向位移变形过程和微裂纹扩展只有初期和加速阶段;当上限比为0.75时,其位移变形和微裂纹扩展只有初期和稳定阶段,且不发生断裂破坏;循环加载下试样韧带两端断裂过程区(FPZ)的微裂纹发生充分衍生和扩展,最终的微裂纹数目明显多于静态加载.     

碟簧力学性能试验及仿真分析

针对外径28mm的C系列碟簧,利用微机控制电子试验机进行静力加载试验,得到碟簧不同工况下的载荷-位移特性曲线.基于ABAQUS有限元软件,建立了相应碟簧的有限元模型,进行不同位移载荷下的数值模拟计算,利用实验数据对数值计算结果进行检验并修正,修正后模型的计算结果与实测结果吻合良好.在此基础上,对开发的非标开槽碟簧建立有限元模型,计算得出了不同开槽位置和不同开槽方式下碟簧的载荷-位移特性曲线和刚度-位移曲线,系统分析了不同开槽位置和开槽方式对碟簧载荷变化范围、刚度变化速率、刚度变化幅度、负刚度区域大小和最大等效应力的影响.本研究对非标开槽碟簧的设计和作为负刚度元件在减隔振装置上的应用具有一定的参考价值.     

冲击损伤对PDC侧压强度的影响

利用Instron1342型材料试验机以及SHPB冲击加载装置,通过二次破坏性侧压加载,测试聚晶金刚石复合片(Polycrystalline diamond compacts,PDC)试样损伤前后的侧压强度。研究结果表明:提高加载速率可以提高PDC的侧压强度,而增加PCD厚度则使PDC抗侧压能力降低;另一方面,加载速率越高,PCD层越厚,由冲击载荷引起的PDC内部损伤就越严重,前、后2次加载测得的PDC抗侧压强度差异就越大。     

加载速率对低合金钢缺口断裂行为的影响

通过对低合金钢(FCW-62)在-100℃1～500mm/min不同加载速率下缺口试样四点弯曲实验及断裂应的测量,研究了加载速率对低合金钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:加载速率较低时,断裂应力较高;加载速率较高时,断裂应力较低.断裂应力的变化是由断裂的临界事件随加载速率的变化引起的,并且当临界事件相同时断裂应力不随加载速率变化.当加载速率在30mm/min左右时,缺口韧性随加载速率的增加迅速下降,这是由于断裂应力在此时发生了突然改变.     

不同缺口尺寸试样在不同加载速率下缺口前的应力应变分布

用动态有限元法计算了两种不同缺口尺寸的16MnR钢试样(3V,3I),在-110℃和v=1～500mm/min时的不同加载速率下三点弯曲(3PB)时的试样缺口根部应力、应变及应变率的分布.研究结果表明,3PB加载时加载速率对缺口前应力、应变和应变率影响的总体规律与四点弯曲(4PB)加载时相同;3PB加载下直缺口试样(3I)的整体屈服载荷及缺口前的应力、应变和应变率值比V缺口试样(3V)大;3I与3V缺口前的峰值正应力σyymax之差随加载速率v和外加载荷P/Pgy的增加而增大,表明尖锐缺口试样(3I)的应力提高对加载速率和外加载荷更敏感.     

加载速率对动车组Huck铆钉剪切性能影响的研究

针对动车组速度不断提高而造成的Huck铆钉在运行中频繁断裂的问题,应用万能材料力学试验机对Huck铆钉铆接件在不同的加载速率下进行铆钉剪切试验,研究加载速率对其剪切力学性能的影响。通过对比3组不同加载速率下的Huck铆钉的剪切试验数据以及铆接件载荷 位移曲线,得出随着加载速率的增加,Huck铆钉的弹性起点平均载荷值、塑性起点平均载荷值以及弹性区间均减小而刚度有所增加等规律。试验结果表明,当采用的Cr12MoV冷作模具钢洛氏硬度值HRC范围在40~50之间时,铆钉孔几乎不变形且铆接试件在动态载荷下不易断裂。本文获取的相关结论对Huck铆钉在动车组上的设计与改进将起到重要的参考作用。     

加载制度对具有Bouc-Wen模型特征的结构反应的影响

根据ISO和CUREE两种低周反复加载制度并采用Bouc-Wen恢复力模型计算得到不同参考位移时轻型木结构的力学性能参数,通过对结构极限强度、极限位移、刚度、耗能和强度及刚度退化的分析得到如下的一些结论:1)不同加载制度下得到的轻型木结构力学性能参数是不同的,在利用试验结果对轻型木结构房屋进行性能评价时应该考虑加载制度和参考位移的影响;2)采用ISO加载制度,参考位移为120mm时结构的极限强度和极限位移较参考位移为60mm时分别增加12%~13%和66%~68%;采用CUREE加载制度,参考位移为100mm时结构的极限强度和极限位移较参考位移为50mm时分别增加4%~6%和55%~58%;3)结构的割线刚度受参考位移的影响较小;4)参考位移对ISO加载制度下的结构耗能、强度及刚度退化影响较大,而对CUREE加载制度下的影响较小.     

石膏试样分级加载流变力学特性试验及应用

采用SAW-2000微机控制电液伺服岩石力学试验机,对自然和水饱和石膏试样开展了分级加载流变力学试验.根据流变力学试验结果,采用FLAC3D(fast lagrangian analysis of continua 3 dimension)模拟了水饱和石膏矿采空区顶板和地表沉降的蠕变规律.研究结果表明:自然和水饱和石膏试样的轴向应变和横向应变的大小取决于分级加载应力水平,且随分级加载应力水平的提高而逐渐增大;水饱和石膏试样的长期强度为其自然的长期强度的55%;自然和水饱和石膏试样的横向应变增量与轴向应变增量的比值随加载应力水平的提高而增加;石膏试样的流变力学特性曲线符合粘弹性流变特征,属于蠕变韧性破坏;石膏矿在淹井或闭坑后的半年至一年期间,是矿柱加速蠕变阶段且伴随矿柱的损伤演化直至破坏,是引发地表沉降的活跃期.     

退火及化学钢化硅酸盐玻璃的动态弯曲力学行为研究

利用电子万能试验机和改进的分离式Hopkinson压杆装置分别对退火硅酸盐玻璃及化学钢化硅酸盐玻璃试样进行了加载速率为1.67×10-6 m/s和2.5 m/s的三点弯曲实验,动态加载实验中验证了杆端的加载载荷平衡,确保实验结果的有效性,同时实验过程中利用高速摄像机记录了玻璃试样的动态破坏过程.实验结果表明:由于表面钢化层预压应力的存在,化学钢化玻璃弯曲强度较退火玻璃有较大提高,且强度分散性降低.随着加载速率的提高,玻璃试样的弯曲强度有明显提高,强度分散性有所下降,动态加载条件下试样表现出多裂纹成核扩展的破坏模式.      

基于MFO算法的全液压压裂车功率节能匹配

针对机械式压裂车油耗和成本较高的缺点,提出全液压压裂车概念,考虑到系统功率损失,提出使用"施工比油耗"衡量压裂车实际油耗,对全液压压裂车进行全局功率匹配,分别建立发动机万有特性、变量柱塞泵效率和整机辅助功率的数学模型,采用自适应惩罚函数法构建惩罚函数,以施工比油耗最低为优化目标建立目标函数,基于MFO算法,以压裂泵需输出的压力和流量作为优化输入参数,优化输出需启动的发动机数量、各发动机转速及其柱塞泵排量共计11个调整参数的最佳组合,结果表明,在全部工况下,全液压压裂车施工比油耗维持在4.55~9.91 L/（60 MPa·m³）,且随着负载压力和排量的增加而逐渐降低;与原方案相比,新方案最高可节油35.97%,且节油率随着负载压力的增大而逐渐减小;与机械式压裂车相比,同等工况下,采用新方案的全液压压裂车最高可节油53.74%。     

高温拉伸真应力-真应变计算分析软件开发

为从材料拉伸实验的位移-载荷图得到真应力-真应变曲线,开发只需输入拉伸机的位移、载荷、试样原始半径、伸长率、断面收缩率、标距等参数,即可得出材料高温拉伸状态下的真应力-真应变曲线的软件.结果表明,该软件能够准确得到材料高温拉伸状态的真应力-真应变曲线,克服实验条件为高温下引伸计不能添加的问题,建立部分金属材料的真应力-真应变曲线数据库.工程技术人员可以用该软件(TTCAS)分析材料在高温状态下的拉伸力学性能.     

基于刚性梁实现的恒应变率试验系统

介绍一种基于刚性梁、在软件性试验机上测定材料，在控制应变率条件下的应变软件系统的试验系统，得到了刚性梁试验系统中试件应变速率与系统施力速率之间的函数关系，给出了一组实测结果，讨论了测试与控制精度 。     

恒幅加载下电阻点焊的疲劳试验及其有限元分析

疲劳试验采用MTS810电液伺服材料试验机,保持平均载荷不变,测定不同载荷幅下点焊试样的疲劳寿命.试验结果表明,恒幅加载下,随着载荷幅的增大,疲劳寿命循环数不断减小.且在双对数坐标形式下,疲劳寿命与载荷幅呈现近似线性关系.按照电阻点焊试样的结构尺寸和缺口形状使用ANSYS软件建立有限元模型,分析得到焊核周围区域的应力应...     

钢梁—钢筋混凝土柱框架节点抗震性能试验研究

试验设计制作了两个钢梁-钢筋混凝土柱框架中间层中节点试件,水平加载装置采用MTS力学加载系统,对结构试件施加低周反复荷载。在节点区的型钢腹板、翼缘和箍筋上预埋应变片,用以观测节点区的应力应变状态。通过在节点区的梁端上下翼缘处布置拉杆传感器观察钢梁的受力过程。利用MTS自身配置的数据采集系统对结构试件的力和位移等信息进行采集和分析,研究表明:钢梁-钢筋混凝土柱节点有利于结构抗震,同时具有较强的耗能能力。     

混凝土单轴受压动力全曲线试验研究

采用MTS 815.04岩石力学试验机对混凝土单轴受压动力本构关系进行系统试验研究.考虑五种不同加载速度,在位移和应变率双重控制下,得到动力加载条件下单轴受压应力一应变全曲线.根据试件的破坏特点,讨论动力加载与静载条件下试件破坏形态的区别,分析峰值应力、峰值应变以及弹性模量等力学参数的应变率效应,并与已有试验结果进行对比.结果表明:本次试验得到的结果揭示了混凝土在单轴受压条件下动力加载全过程的非线性性能,为正确理解混凝土在动力加载条件下的破坏机理提供试验依据.     

岩样切割机革新研究

对工程岩体钻取芯样进行试验是获得其物理力学性质的必要手段,而其中切割岩样又是一个必不可少的关键环节。传统的岩样切割机在耗能、效率、安全以及切割质量等方面仍然存在一些弊端需要改革,创新研究更具技术进步的新型岩样切割机尤为必要。研究内容主要针对传统机型刀架设置为悬臂,其支座处于运动状态,来回一趟仅能切出一个试样,空耗能源太大,而且悬臂端的微小位移给切出的试样带来较大误差。几年来,对切割机各主要部件的工作原理、运行协调、节能高效、安全环保等因素进行了一系列的革新研究,得出新型岩样切割机成果,其刀架主轴为简支梁,两端为固定铰支座,在主轴上可以等距离安装4～7个刀片,岩样在机外另有各种规格的送料板进行装卸,并由传输螺杆运送。与传统机型相比具有能源省、效率高、保安全、保质量、性能稳等许多优点,在岩土工程试验设备中值得推广应用。     

一种铝棒自动卸料装置的设计

设计了一种铝棒自动卸料装置,该装置由夹紧部分、升降部分、走位部分、支撑部分和控制部分组成.机构采用液压驱动,螺旋传动移位,螺母位移与活塞微动相配合夹紧,可以同时夹持多根铝棒.工作过程全部由计算机自动控制,具有工作平稳,夹紧可靠,生产率高等优点,适应于圆棒卸料装箱.