反复加卸荷作用下两种岩石的变形与声发射特征研究

【目的】为了研究反复加卸荷作用下不同类型围岩在隧道施工及运营过程中的变形与破坏特征。【方法】选取花岗岩和砂岩试样进行等荷载反复加卸荷试验。【结果】研究结果表明：当应力水平低于裂缝损伤应力时，滞回曲线在循环过程中由疏至密；当应力水平高于裂缝损伤应力时，滞回曲线并不会表现出明显的密集特征；当应力水平低于裂缝损伤应力时，在第一次加卸载过程中损伤已基本形成，花岗岩发生的声发射事件有限，而砂岩声发射事件稀少，并在后续循环累积过程中损伤明显减少；当应力水平超过裂缝损伤应力时，两种岩石在循环加卸荷过程中会逐次产生明显的损伤，且应力水平超过裂缝损伤应力越高，损伤增长速度越快。【结论】循环荷载的增大会促进花岗岩内部裂纹的扩展，导致声发射事件变得活跃，而砂岩只有在应力水平提高至93%时，声发射事件才表现出明显间歇性增长规律。     

5182铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble -15 0 0热模拟机上对 5 182铝合金在应变速率为 0 .0 5 -2 5S- 1 ,变形温度为 3 0 0～ 5 0 0℃条件下的流变应力行为进行了研究 .结果表明 :在实验范围内 ,5 182热压缩变形时均存在较明显的稳态流变特征 ;在高应变速率 ( ε =2 5S- 1 )下 ,当变形温度为 3 0 0℃时 ,流变应力出现了明显的峰值应力 ,表现为连续动态再结晶特征 ;可采用Zener-Hollomon参数的的双曲正弦函数来描述 5 182铝合金高温变形时的流变应力行为 ;获得的流变应力σ解析表达式中A、α和n值分别为 2 1.3 6× 10 1 1 s- 1 、0 .0 17MPa- 1 和 5 .2 3 ;其热变形激活能Q为 195 .86kJ mol.     

剪切速率效应下路基盐渍土应力-应变软化模型及抗剪强度参数试验研究

盐渍土这一特殊土,目前作为路基填土在西北地区的应用十分常见,其工程力学特性广受关注,且随环境变化对路基工程影响明显。通过室内三轴试验,分析了路基盐渍土在不同围压下加载速率、含盐量、含水率的改变对其抗剪强度参数黏聚力和内摩擦角的影响机理,并以此建立了盐渍土应力-应变软化本构模型。试验结果表明:土体软化模型能较好反映盐渍土的应力-应变关系曲线变化规律。随着加载速率的增大,黏聚力先增大,后有减小趋势,内摩擦角先减小后有缓慢增大趋势,二者类似横坐标方向镜像对称。当含盐质量分数从2.54%增加到16.54%时,黏聚力和内摩擦角变化一致,均为先减小后增大,临界含盐质量分数在10%左右。当含水率增加时,黏聚力和内摩擦角均有明显减小趋势,当下降到一定值后趋于平稳。     

水泥搅拌桩处理软土路基变形影响因素分析

为研究水泥搅拌桩处理软土路基的路堤变形影响因素,通过运用有限元软件建立软土路基数值模型,并针对不同地基不均匀程度、路堤高度、桩长及桩位间距对路堤位移及应力的影响规律进行对比分析,得出以下主要结论:地基不均匀程度为工况②时,路堤的变形量和应力值最为合理;路堤高度20m时,路堤位移和应力增大幅度较小,路堤高度20m时,位移和应力增长幅度较大;适宜增加水泥搅拌桩长度可以有效减小路堤变形和轻微降低路堤的应力变形量;增加水泥搅拌桩桩位间距会增大路堤位移变形量和水平应力变形量。研究结果可为水泥搅拌桩处理相关软土地基提供借鉴。     

超塑性材料通过锥形模口的稳态拔丝和挤压工艺的流变力学研究(英文)

本文对圆柱体和宽条板分别通过锥形模口的稳态超塑性拔丝和挤压进行了流变力学分析。变形是粘性的,并在达到稳态以前经过应力的极大值。随十字头速度增大和温度降低,达到稳态需要的应变增大。应力-应变率关系对试件尺寸的相依性表明表面摩擦是重要的。和应变率一起的流变应力的相依性,能够造成均质物体超塑性加工期间的一些困难。在低应变率情况下,由于有效摩擦区仅占试件体积很小的一部分,并且慢速率下砧面与试件间存在着滑动,所以表观应力随试件径高比的增大是很小的。可是,随应变率的增大,较快的滑动导致较陡的倾斜面。在高应变率及因锥形模口具有锐角而横截面缩减大的情况下,可发生拉伸不稳定性。但是,在材料的进口截面上施以适当的推力,有助于避免这种不希望有的情况。     

C194铜合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500热模拟机上对C194铜合金在应变速率为0.01～10s~(-1)、变形温度为650～850℃条件下的流变应力行为进行了研究.结果表明:在实验范围内,C194铜合金热压缩变形时发生明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的指数函数形式能较好的描述C194铜合金高温变形时的流变应力行为;所获得的应变速率ε解析表达式中,参数A和β值分别为6.35×10~9 s~(-1)和0.119 MPa~(-1);其热变形激活能Q为316.11 kJ/mol.     

形状记忆合金悬臂梁变形特性分析

基于梁的弯曲变形理论,建立了形状记忆合金梁的非线性控制方程,研究了拉压不对称系数对悬臂梁在集中载荷作用下的非线性变形的影响,分析得出相变各阶段梁截面应力分布,自由端的挠度以及相边界变化情况。结果显示,拉压不对称系数越大,中性层位移越大且最大值越靠近固定端;拉压不对称系数对受压侧相边界影响大于受拉侧;随着载荷增加,相边界整体向自由端移动且移动越来越慢。     

力偶作用下形状记忆合金梁的非线性弯曲理论分析

基于梁的大变形理论,结合已有实验测得的形状记忆合金材料的应力-应变关系,研究了形状记忆合金梁的拉压不对称性对其弯曲变形的影响,建立了梁的横截面应力分布、马氏体体积分数表达式,推导得出了梁在纯弯曲条件下的非线性控制方程并进行求解。结果表明:中性层先移向受压侧,后移向受拉侧;随拉压不对称系数的增大,受压侧马氏体体积分数减小,材料越不易发生相变。     

金属基复层材料应变计算有限元分析

本文研究了双金属材料的组织与性能,采用有限元软件建立这类材料与其组分材料力学性能之间的几何模型并进行了应变应力分析;得出试样单向拉伸过程沿宽度方向产生的附加应力及其对这类材料变形的影响应力集中在缺陷处,不锈钢材料侧的应力较大。     

三种混凝土本构模型在圆钢管再生混凝土轴压短柱有限元分析中的比较

为研究再生混凝土本构模型的特点及适用性,基于三种不同核心再生混凝土本构模型对钢管再生混凝土轴压短柱受力全过程进行非线性有限元分析,从极限承载力、轴压刚度、耗能因子等方面对数值模拟结果与93组试验数据进行对比分析.结果表明:在极限承载力方面,未考虑约束作用对峰值应力影响的本构模型计算结果偏安全;基于统一理论的本构模型计算结果对套箍系数较大的试件符合较好,而套箍系数较小时结果偏保守;考虑取代率、含钢率、钢材屈服强度对核心再生混凝土强度及弹性模量影响的约束再生混凝土本构模型,计算结果与试验结果符合程度较高.轴压刚度方面的分析表明,按照弹性叠加原理计算的构件轴压刚度相对于试验值偏低,而考虑再生混凝土取代率的组合轴压刚度计算方法及本构得到的计算刚度值与试验结果符合良好,另外两种本构的计算值偏于不安全.此外,三种本构模型计算的耗能因子均高于试验值,表现为模拟的荷载-位移下降段比试验曲线平缓.     

混凝土轴压短柱有限元分析中的比较

为研究再生混凝土本构模型的特点及适用性,基于三种不同核心再生混凝土本构模型对钢管再生混凝土轴压短柱受力全过程进行非线性有限元分析,从极限承载力、轴压刚度、耗能因子等方面对数值模拟结果与93组试验数据进行对比分析.结果表明：在极限承载力方面,未考虑约束作用对峰值应力影响的本构模型计算结果偏安全;基于统一理论的本构模型计算结果对套箍系数较大的试件符合较好,而套箍系数较小时结果偏保守;考虑取代率、含钢率、钢材屈服强度对核心再生混凝土强度及弹性模量影响的约束再生混凝土本构模型,计算结果与试验结果符合程度较高.轴压刚度方面的分析表明,按照弹性叠加原理计算的构件轴压刚度相对于试验值偏低,而考虑再生混凝土取代率的组合轴压刚度计算方法及本构得到的计算刚度值与试验结果符合良好,另外两种本构的计算值偏于不安全.此外,三种本构模型计算的耗能因子均高于试验值,表现为模拟的荷载 位移下降段比试验曲线平缓.     

具有尺度效应的双变量非线性梁的后屈曲分析

基于双变量变形理论,通过引入非线性项,建立了双变量变形梁的非线性后屈曲模型。在哈密尔顿原理的基础上,考虑偶应力理论和表面弹性理论及冯卡门非线性应变,推导了双变量梁后曲屈的非线性微分控制方程和边界条件。进而将归一化的控制方程及边界条件通过微分求积法及牛顿迭代法求解了不同边界条件下的后曲屈行为。对比了偶应力理论及弹性理论对微梁后屈曲行为的影响,研究了梁的厚度、长厚比及边界条件对双变量梁的后屈曲行为的影响。从而验证了偶应力和表面效应使得后屈曲路径变化。该模型得到了长厚比不同屈曲荷载变化的速率不同的结论。     

PSO-BP算法在岩质边坡开挖卸荷中的应用

利用PSO-BP算法建立函数非线性映射网络模型进行反分析,结合拉格朗日有限差分软件FLAC3D进行正分析,对岩质边坡开挖卸荷中的变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角进行分级拟合和预测.结果表明,在岩质边坡开挖卸荷中应用PSO-BP算法有较高的拟合精度和预报精度.     

两种土基土非线性流变特性与模型理论研究

通过对两种典型地基土,即深黄色粉质粘土与浅紫色粉质粘土进行室内单剪蠕变试验研究,发现当应力水平大于屈服极限时,两者均具有明显的非线性蠕变特性;并对两种粘性土进行非线性流变特性分析,在此基础之上对两种粘性土建立了统一的本构模型。     

TC25钛合金室温高周疲劳累积损伤与疲劳寿命分析

在恒定最大应力700 MPa条件下,对TC25钛合金进行不同应力比下的室温高周疲劳实验,测试TC25钛合金的高周疲劳寿命,考察疲劳寿命与应力比之间的关系.每间隔一定疲劳周次测试试样的电阻,采用电阻变化率表征疲劳损伤,并应用Chaboche损伤模型来推导疲劳损伤演化方程,结果显示理论计算结果与实验数据吻合,表明Chaboche损伤模型能够精确预测轴向循环加载条件下TC25钛合金的高周疲劳累积损伤,且在恒定最大应力条件下,TC25钛合金的疲劳寿命随应力比的增大而增大.测试应力比r为0.1时不同应变强化量下TC25钛合金的疲劳寿命,基于微观结构分析,考察应变强化对疲劳寿命的影响,结果表明增大应变强化量能有效提高疲劳寿命.     

砂层地基中预制管桩桩长对基桩沉降量的影响分析

根据竖向荷载作用下的桩-土相互作用原理,并考虑土体应力应变的非线性特征,建立了桩基沉降简化模型.笔者以某高速公路为工程实例,探讨了预制管桩桩长和回弹率在砂层地基中对基桩沉降的影响.研究结果表明:当桩径不变时,基桩沉降随桩顶竖向荷载的增加呈现非线性增大的趋势,随桩长的增大呈非线性减小趋势;增大桩径一定程度上能够减小桩基竖...     

岩石脆性临界破坏的声发射特征分析

根据岩石变形破坏过程中应力-应变和声发射事件数-应变曲线所表征的声发射信息特征,利用重整化群理论,研究了岩石破裂过程中声发射信息与加载过程的相关性.研究表明:声发射特征参数蕴含丰富的损伤渐进破坏前兆信息,岩石变形破坏前声发射特征参数在变形破坏阶段会有明显的"相对平静期",特别是当应力水平达到70%~80%之后.声发射信息出现的"相对平静期"可以作为判识岩石破裂的参照信息;岩石破裂的视电阻率识别值和声发射特征识别值对应的应力水平相近,比波速特征识别值同步性好,敏感程度高.通过试验分析与理论研究,验证了将声发射特征信息用于表征岩石破裂前兆信息的准确性.     

燃料计量系统PWM突变故障仿真分析与实验

在流量连续性和力平衡原理的基础上,借助Matlab软件,通过故障试验数据的数值分析,建立了燃料计量系统数学拟合模型,代替了求解非线性动态滑阀压力场复杂偏微分方程,得到了压力分布随滑阀移动的非线性压力系数变化规律,并通过仿真模型对重要参数进行了优化设计,有效地增强了占空比信号随发动机燃烧室背压变化的抗干扰能力,仿真模型可以作为燃料计量系统滑阀压力场分布规律及系统研究的工程研究方案,优化设计后的产品通过了试验考核.     

浅埋水工隧道支护优化方案设计研究

【目的】目前，我国对水工隧洞的开挖支护研究较少，本研究以信阳市四水同治水工隧洞为研究对象，对该工程支护方案进行优化设计，为类似工程提供借鉴经验。【方法】通过FLAC3D软件建立模型，在支护方案的锚杆数量和喷混厚度两方面进行优化模拟计算分析。【结果】研究结果表明：(1)两种优化方案云图都与施工方案相似，数值上两种优化方案虽使围岩位移有所增大，但仍在安全范围内。(2)模拟锚杆优化方案虽使锚杆应力有所增大，但未超过锚杆应力极限承受范围。(3)模拟喷混优化方案与施工方案相比仅在数值上有差异，且变形位移在安全范围内。【结论】通过以上分析表明两种支护方案优化设计在安全性和经济实用性两方面具有参考意义。     

20号钢热拉伸流变特性的研究(Ⅱ)

为了进一步研究温度和应变速率对固体金属材料的粘性性质及其流变力学特性的影响,在温度为45 0℃、5 0 0℃、5 5 0℃和等应变速率(0 .0 5 /s～0 .2 /s)下对2 0号钢进行了一系列恒温恒应变速率实验,在Perzyna模型和Johnson -Cook模型的基础上建立了2 0号钢的高温流变应力模型,求出了与金属粘性有关的系数γ,并将模型计算结果与实验结果进行了比较,证实了该模型能更好的描述2 0号钢的温度效应和应变率效应