基于数字图像相关方法的单轴压缩黏土试样剪切带法向应变场观测

剪切带内部变形观测对于正确认识材料的破坏机理具有重要意义.为了研究单轴压缩黏土试样剪切带法向各种应变场的分布及演变规律,在土样微裂纹刚出现时剪切带法向布置测线,对数字图像相关方法获得的结果进行双三次样条插值,获得光滑性较好的各种应变场.通过统计,获得剪切带法向最大剪切应变的均值和标准差的演变规律,以标准差开始快速增加的时刻作为剪切带萌生的条件.研究发现,(1)随着纵向应变的增加,剪切带中部的最大剪切应变快速、单调增加,而剪切带外部的最大剪切应变增速较慢,有时甚至会下降;(2)剪切带萌生对应于应力-纵向应变曲线的硬化阶段的初始阶段;(3)在剪切带出现不久,剪切带中部的水平和垂直方向线应变的值相差不大,随着剪切带的变形,水平线应变的增长速度高于垂直线应变的,水平线应变对最大剪切应变的贡献率逐渐大于垂直线应变的,而剪切应变对最大剪应变的影响不大.     

钢管膨胀混凝土收缩应变计算模型

在室内自然环境下对3个混凝土圆柱体进行长期收缩变形试验研究,并采用最小二乘法对试验数据进行非线性拟合分析,研究钢管混凝土收缩机理。在钢管混凝土收缩机理研究基础上提出钢管膨胀混凝土收缩应变计算模型。研究结果表明:掺合膨胀剂对素混凝土初期(1 0 0 d内)收缩应变抑制较大,对后期收缩应变影响较小;对钢管混凝土收缩应变初期(3 0 0 d内)影响较大,初期收缩应变几乎不变;钢管混凝土收缩应变主要是核心混凝土自发收缩产生的,自发收缩应变约为1×1 0-4;计算模型考虑了膨胀剂含量、混凝土强度等级、水泥品种和养护方法对核心混凝土收缩影响,该计算模型可预估钢管膨胀混凝土收缩变形规律。     

基于MATCHSTICK应变分析煤层渗透率变化

研究煤层的渗透率在煤层气开采的过程中随着孔隙内气体压力降低的变化规律.假设煤层气开采过程中煤层体积不变,研究在应力和煤基质收缩双重作用下,随着煤层内气体压力的降低,MATCHSTICK的应变变化情况,进而分析这种变化对渗透率的影响,并得出了渗透率的变化规律.通过对应变变化曲线与实验及现场生产中渗透率变化曲线的对比分析,验证了应用MATCHSTICK应变变化分析渗透率变化规律的合理性.     

应变模态试验技术在渡槽结构损伤诊断中的应用

通过简支渡槽模型试验,研究结构损伤程度与应变模态之间的关系,并根据模态节线损伤时应变模态形状不变的特点,重点分析纵轴线纵向非节线(即1阶、4阶、6阶应变模态)损伤下的应变模态变化规律.结果表明:应变模态损伤突变区范围随损伤量的增加而增大,且低阶模态影响范围大于高阶模态影响范围;1阶应变模态对底板跨中损伤最为敏感,突变区外的大多数应变也都出现下降现象;可根据低阶应变模态的敏感性确定损伤位置和程度.     

微膨胀混凝土早期收缩试验与数值分析

通过建立微膨胀混凝土水泥浆体早期收缩以及膨胀剂膨胀效应机理参数模型,引入在混凝土材料细观模拟,实现微膨胀混凝土早期收缩行为的细观场域仿真分析。基于材料试验监测结果进行模型参数修正,校验模拟方法的准确性,并探讨材料细观变异性以及骨料颗粒类型对于材料收缩应变分布的影响。研究结果表明,微膨胀混凝土收缩细观模型能够精准便捷地描述材料应变随时间变化规律;骨料颗粒空间随机分布对材料内部收缩应变场域分布影响显著,受拉应力峰值出现于细长骨料棱角位置以及骨料间隙位置水泥浆体,该膨胀剂效应能够降低材料内部受拉应力水平至普通混凝土20%左右,有效缓解材料收缩微观开裂损伤的潜在风险,保障工程结构应用中材料内部应力储备。基于研究模拟结果,结合具体结构性能需求仍有必要对骨料颗粒种类、形状进行优化控制,以实现材料内部较低且均匀的初始收缩应力场域分布。     

基于分布式应变感测的纤维加筋膨胀土干缩湿胀特性试验

为了研究素膨胀土和玄武岩纤维加筋膨胀土在干缩湿胀过程中的应变分布及其裂缝发育规律,试验设计了一个长100 cm、宽7 cm、高5 cm的室内模型钢槽,将传感光纤埋于钢槽中以测量素膨胀土和玄武岩纤维加筋膨胀土应变。基于布里渊光时域分析技术(BOTDA)获得了土体应变分布。结果表明:在膨胀土干缩湿胀过程中,膨胀土模型区域最大收缩应变与含水率之间呈近似线性的负相关。随着含水率的变化,纤维加筋膨胀土应变量和应变变幅均小于素膨胀土的应变量和变化幅度,说明玄武岩纤维显著降低膨胀土的拉伸应变和收缩应变,限制膨胀土的变形和抑制裂缝的发育。     

不同脱湿环境下高含水率膨胀土微观结构变化特性试验研究

膨胀土普遍发育有微孔隙与微裂隙形成特殊的微结构,在不同环境条件下脱湿,其内部微观结构会发生剧烈变化。采用扫描电镜法和压汞法相结合的方法,对相同初始状态重塑膨胀土样在不同环境下脱湿前后内部孔隙变化进行研究,探讨不同环境条件对膨胀土微观结构变化规律,主要得出以下结论:1膨胀土样脱湿干燥时孔隙收缩,土中的大孔隙变为小孔隙,导致小孔隙和超微孔隙增多,土样中的总孔隙体积减小;2烘箱环境下高温脱湿时土体表面和内部会出现微裂隙,不同孔隙孔径分布曲线为三峰曲线;冻干法干燥过程中不会导致土体中的孔隙收缩,基本不改变土样内部结构;风干法脱湿时不同孔隙孔径分布曲线为三峰曲线,但峰值明显低于高温脱湿;恒温恒湿条件下脱湿时主要表现为小孔隙,孔径大于1μm的孔隙体积极小;3膨胀土在不同脱湿环境下脱湿后总孔隙累积体积大致是随温度升高而增加,其中孔径小于1μm孔隙体积占总孔隙的比例随温度升高而减少,而孔径大于1μm孔隙占总孔隙的比例随温度升高而增加;4电镜实验表明重塑膨胀土的孔隙主要是黏土集聚体之间的孔隙和黏土集聚体内部片状矿物的叠聚而形成的微小孔隙,表面特征复杂,孔隙之间的连通情况不好,脱湿前结构单元体呈片状且连接紧密、片状表面平直,脱湿后颗粒边缘更加清晰可见、片状呈卷曲状,且片状连接有脱离的迹象。     

高应变率下SiCp/Al的断口形貌和变形机制

利用Hopkinson压杆对采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al复合材料进行高应变率冲击压缩实验,研究了应变率对复合材料微观断口形貌的影响,分析了其在高应变率下的变形机制.结果表明：强度较高的复合材料有较强的产生变形局部化的倾向;同时,SiC颗粒尺寸对局部化的形成有明显影响,增强相颗粒尺寸较小（100μm）的复合材料更容易产生变形局部化,在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现基体的局部化变形,复合材料的损伤行为与材料中的增强相颗粒尺寸密切相关.     

二维塑性变形中应变分布测量的新方法

为了解决复杂构件体积成形过程中金属变形流线和塑性应变分布难于定量测量的问题,本文提出了一种用套环螺纹的测量方法.该方法不用替代材料即可实现对体积成形过程的三维塑性变形的测定,进行定量分析.利用该方法对轮毂件成形过程中四条流线及其轴向应变进行了测量分析,并将实验结果与数值模拟进行了对比.用套环螺纹法获得的应变分布与有限元模拟的应变分布吻合.说明该方法是测量体积成形过程中塑性应变分布较为有效的实验方法.     

考虑体积变化的膨胀土土—水特征研究

为研究考虑体积变化的膨胀土土—水特征,分析了体积含水率与重力含水率及孔隙比的理论关系,提出了考虑膨胀土体积变化的土—水特征曲线求解方法。以合肥膨胀土为研究对象,采用渗析法试验及滤纸法试验测定了重力含水率与基质吸力的关系,采用收缩试验测定了孔隙比与重力含水率的关系;根据本文方法,求得了考虑体积变化的合肥膨胀土土—水特征。结果表明:由渗析法及滤纸法可以分别获取土体在低吸力段及高吸力段的土—水特征曲线;收缩曲线可以用分段函数表示;膨胀土在吸水过程中体积发生了很大变化,不考虑这种体积变化将会高估膨胀土的体积含水率,且吸力越低,这种误差越大;采用van Genuchten模型对试验结果进行了曲线拟合,得到了试验土体考虑体积膨胀的土—水特征曲线拟合参数值:a=40.21,n=1.52,m=0.09;土样的初始干密度越大,同一吸力对应的含水率也越大。     

失效率局部成比例的伽玛分布和威布尔分布顺序统计量的随机比较

在独立情形下伽玛分布和威布尔分布顺序统计量的随机比较基础上,给出了随机变量以一般随机序局部大于和局部依序列条件递增的概念.讨论失效率函数局部成比例这种非独立条件下的伽玛分布和威布尔分布的顺序统计量的随机比较,得出当形状参数不变、尺度参数占优条件下二元最小顺序统计量的随机关系.此外,基于这种情形,得出威布尔分布顺序统计量是局部依序列条件递增的.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

混合键晶体中离子迁移导致的晶体自适应机制研究

分析了离子迁移过程中晶体的体积膨胀和收缩的问题.晶体在离子迁移过程中发生的变化一般可归纳为3个过程,即点源膨胀--塑性变形--弹性收缩过程,膨胀过程可以用点源弱冲击波模型来解释.正是由于存在这种波的作用,使一些晶体在一定尺寸区间产生弹塑性应变,从而变形,调整晶体形态和体积,使离子迁移能够进行.这一过程可以解释电极膜的破坏现象.同时,可以解释某些晶体的离子迁移导致的性能变化.     

生物酶改良膨胀土的应力-应变关系归一化特性

以生物酶改良膨胀土的应力-应变关系归一化特性为研究对象,提出了基于生物酶掺量的生物酶改良膨胀土的应力-应变关系特性的归一化方程.通过不同生物酶掺量下的三轴固结排水剪切试验,生物酶改良膨胀土的应力-应变关系均表现为应变硬化型,应力-应变关系曲线为典型的双曲线.基于Duncan-Chang模型参数拟合方法,分析了生物酶掺量对相应参数的影响,提出了生物酶掺量与相应参数的关系表达式.采用主应力差渐近值(σ_1-σ_3)_(ult)作为归一化因子,给出了相应的归一化条件,对生物酶改良膨胀土在不同生物酶掺量、不同围压σ_3下的应力-应变关系特性进行归一化分析,其应力-应变关系特性归一化程度较高.通过所建立的应力-应变关系归一化方程对生物酶改良膨胀土的应力-应变曲线进行预测,预测曲线与试验曲线较为接近,可以较好地预测出不同生物酶掺量、不同围压σ_3下的应力-应变关系.     

多窗口羽流火焰高度计算公式及其影响因素

目的研究高层建筑纵向相邻多窗口羽流火焰的融合机制,引入危险温度T、T1及T2,分析危险温度高度与各影响因素之间的变化规律.方法采用软件PyroSim对不同窗口尺寸、火灾荷载密度以及纵向窗口数量等因素影响下的火灾建筑模型进行数值模拟,并根据模拟所得数据绘制窗口温度时间历程曲线与纵向温度分布等温线.结果纵向相邻多窗口羽流火焰出现了融合现象;危险温度T1和T2所处高度在纵向相邻两窗口比单窗口提升了2. 1～4. 0 m,纵向相邻三窗口比纵向相邻两窗口提升了0. 05～0. 8 m.结论纵向相邻两窗口羽流火焰的危险温度T1和T2所处高度与纵向相邻三窗口相似,对于同类型的高层建筑外部火蔓延的防控,考虑纵向相邻两窗口的危险温度分布即可满足要求.     

基于OFDR技术的胶结充填体内部应变演化试验

采用光频域反射光纤传感(optical frequency domain reflectometer, OFDR)技术，进行了充填体内部应变高精度测量室内试验，获得了不同胶结剂含量下的充填体在早期硬化过程中的内部应变演化规律和分布特征.结果表明：充填体内部应变演化受固体颗粒物理沉降和化学水化反应的共同作用，可分为物理沉降拉伸、水化放热膨胀、化学自收缩和基本保持稳定4个阶段；充填体内部应变分布前期主要呈上凸型曲线特征，随养护时间的增加，呈现多峰形曲线特征；OFDR技术能够实现充填体内部应变的高精度分布式测量，以及精细分析充填体的内部应变演化特征.     

猪腰椎间盘不同区域轴向应变分布的实验研究

应用数字图像相关(DIC)技术对猪腰椎间盘进行轴向压缩实验,研究正常椎间盘和去除髓核椎间盘不同区域轴向应变的分布及随载荷变化规律.结果表明随着应力的逐渐增加,椎间盘不同区域的轴向应变均随之增加,且变化具有不均匀性.纤维环(AF)在髓核(NP)区的轴向应变增量最大,背侧区次之,腹侧区最小;内侧的轴向应变增量均大于外侧.髓核摘除后,椎间盘腹侧区、NP区和背侧区的应变增加量均大于正常椎间盘,且纤维环内、外侧的应变增加量均大于正常椎间盘.     

斜交空心板连续梁桥拼宽结构收缩徐变分析

以某斜交空心板连续梁桥为工程背景,进行实桥拼宽后的应变和位移监测以及非线性有限元分析,研究混凝土收缩徐变对斜交空心板梁桥拼宽结构受力性能的影响.研究结果表明:利用ABAQUS计算得到的收缩徐变对斜交空心板梁桥的结构受力性能的影响,与实测结果较为吻合;斜交空心板拼宽桥梁中,新桥收缩徐变会导致中跨跨中梁底纵横向应变显著增加,收缩徐变对拼宽斜交桥位移的影响,以横向位移最大,纵向位移次之,竖向位移最小.     

基于应变梯度理论的假设应变有限元方法

采用基于应变梯度理论的假设应变有限元方法研究了微尺度梁弯曲的尺寸效应.在假设应变单元设计中,非局部的应变梯度项通过围绕高斯点的胞元进行数值积分得到.在本构方程中引入等效应变梯度项,在积分本构方程时就可以反映材料在微细变形时的尺寸效应.为了验证本方法的正确性,对微尺度下的悬臂梁进行了模拟计算.计算结果与已发表的实验结果比较吻合,表明可以模拟出材料微细变形的尺寸效应,具有较好的计算精度.     

板形缺陷与板材横向厚度分布的映射研究

板形尺寸精度是板带轧制生产工艺中的重要质量指标。一般认为轧后出口板带材的横向厚度分布与轧辊有载辊缝的形状相同,文章根据体积不变原理,推导出板形(平直度)与板厚横向分布的关系;并采用影响函数法计算轧后板带材出口横向厚度分布,根据横向厚度分布与前张应力的关系,找出板形缺陷与板材横向厚度分布的映射关系;并通过实测板材横向厚度验证了板形缺陷与板材横向厚度分布映射关系的准确性。