颗粒排列角度对砂土剪切特性的影响试验

为了探讨不同砂土颗粒排列角度可能引起砂土剪切特性变化这一工程问题,选取日本标准砂(丰浦砂)土样开展相关研究.通过可以改变砂土颗粒排列角度的特殊矩形容器来实现不同砂土颗粒排列角度的设置,并采用真空预压方式制备试验土样;利用全自动单剪直剪仪进行直剪试验,并采用不同的竖向压力模拟不同深度土层所受上覆土层的压力,探究不同砂土颗...     

考虑颗粒级配效应的砂土剪切强度

为了研究颗粒级配对砂土剪切强度的影响,以室内直剪试验和二维离散元数值模拟为基本方法,研究了砂土颗粒级配和大小对其剪切强度的影响。通过制备15种不同级配的室内剪切试样和15种离散元数值剪切试样,在标定微观参数的基础上,同时进行了室内试验和离散元数值模拟,结果表明:曲率系数和不均匀系数对砂土剪切强度影响很明显。粒径d10、d30、d60对内摩擦角分别有着明显的影响作用,尤其是d10对其影响最为显著。数值试验结果表明,试样在剪切过程中颗粒级配对于孔隙率、配位数以及局部剪应力都有一定的影响作用,而细小颗粒所占的比例起着主导作用。     

剪切历史对砂土液化特性影响的模型试验系统

介绍了一种研究剪切历史对砂土液化特性影响的模型试验系统.通过倾斜模型箱,利用重力在倾斜方向上的分量给模型试样施加不同大小的预剪切应变.将模型箱恢复至水平状态,利用小型振动台加振使砂土达到液化状态,同时通过量测系统采集模型试样内部的超孔隙水压和加速度数据,对砂土的液化特性进行分析.试验结果表明,具有剪切历史的砂土在振动过程中超孔隙水压上升幅值更小,说明剪切历史可以增强模型地基的液化抵抗能力.     

废旧轮胎橡胶颗粒——黏土的单轴抗压特性

通过无侧限单轴抗压试验研究了废旧轮胎橡胶颗粒-黏土的抗压强度及其变形特性。发现,橡胶颗粒-黏土的单轴抗压强度达到极限承载力时,橡胶颗粒-黏土存在鼓胀型、剪切型及鼓胀剪切型三种破坏形态;单轴压缩过程中,橡胶颗粒-黏土的轴向应力-轴向应变关系呈现硬化特性;橡胶颗粒使黏土的抗压强度降低,但使黏土抗剪强度提高,且固结时间缩短了4倍。而在橡胶颗粒-黏土中掺入少量水泥使其固化后,橡胶颗粒-黏土的单轴抗压强度显著提高,且固化后的橡胶颗粒-黏土偏于脆性剪切破坏。     

基于数字照相的砂土剪切变形模式的试验研究

利用自行研制的数字照相量测软件包Photolnfor和自行设计的大型剪切试验装置，在不同围压下，对砂土的剪切变形模式以及土体变形局部化的发生、发展和演变过程进行了全面观测．结果表明：砂土变形区域呈纺锤型，由多条曲线形大变形带和带间小变形区组成，不同围压下的剪切变形模式基本相近；土体最终形成的剪切带与初期发生的局部变形带并不完全重合；土体剪切变形可分为初期全域快速弹性变形、中期局部区域塑性变形与后期剪切带内集中塑性变形三个阶段．     

砂土地层隧道掌子面的颗粒流模拟

本文从砂土地层结构松散、离散性强,对外界扰动敏感的基本特点出发,使用颗粒流软件PFC3D建立隧道的离散元模型,通过三轴试验模拟完成细观参数的标定,然后从细观角度对掌子面稳定性进行分析:确定了极限支护压力,并根据掌子面位移和支护压力关系曲线对掌子面失稳过程进行阶段划分;通过掌子面整体变形图式和接触力链,研究不同支护压力下...     

颗粒材料平面剪切实验与剪切带相关研究

根据流体动力学中库爱特流流动的特点,设计了一种新型颗粒材料平面剪切实验装置,并采用数字图像相关方法(DIC)分析了颗粒材料剪切带的形成过程。结果表明:1该实验装置结合DIC方法可以观测到剪切带的形成过程;2剪切开始时,颗粒孔隙率发生变化,颗粒重新分布,形成了漩涡状剪应变区域,随着剪切的进行,剪应变逐渐增大,带状、漩涡状应变区域半径逐渐减小乃至消失,最终融合形成了一条连续的贯穿整个颗粒面的曲线带状区域,即为剪切带;3剪切带位置处于整个颗粒面上部1/4处,其分布区域宽度是颗粒最小粒径的9~12倍,最大粒径的3~4倍,剪切带平均厚度为分布区域宽度的1/2;4对比不同压强下的剪切实验结果,可以发现剪切带最终形成位置变化不大,压强对剪切带的形成位置影响较小,而剪切带处的剪应变大小与剪切带形成位置有关,剪切位置越深,剪应变越大。     

剪切流对细菌从几丁质颗粒脱附的影响

水体环境中微生物在有机物颗粒上定殖组成群落,调控着物质循环的进程.而颗粒上微生物的运动、行为及空间分布会受到流动的影响.细菌在颗粒表面定殖的分子机制已有深入研究,流动对细菌从颗粒脱附的影响却知之甚少.设计了微流体实验定量研究剪切流对细菌从几丁质颗粒脱附的影响及细菌行为的响应,实验结果表明,剪切力分别为1.37×10-2...     

初始组构影响砂土直剪力学性状的数值模拟

文中基于PFC2D 非圆颗粒单元的二次开发,通过制备两种不同初始颗粒定向的数值试样,分别为水平定向(H试样)和竖直定向(V试样),研究了初始组构对砂土直剪力学性状的影响.数值试验过程在对比分析两种不同颗粒定向试样直剪宏观力学响应的同时,从颗粒尺度层面探讨了不同颗粒定向试样的初始组构特征,揭示了初始组构影响砂土直剪的细观力学机理.结果表明,颗粒竖直定向的试样其抗剪强度要高于水平定向试样,在细观机理上不同颗粒定向试样的初始平均接触数有关.     

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟,并探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性.研究结果表明:对于Hertz-Mindlin接触模型,细观剪切模量影响数值试样的宏观变形模量,颗粒摩擦系数影响试样的峰值强度,细观泊松比变化对试样宏观响应影响不大.当考虑一个确定围压水平下的三轴试验模拟时,两种接触刚度模型均能得到较理想的结果;而当考虑不同围压条件时,由Hertz-Mindlin接触模型得到的结果要比线性接触模型更加符合实际砂土的性质.     

细粒含量对中细砂剪切行为的影响

为研究细粒含量对中细砂剪切行为的影响,在标准中细砂中分别添加不同比例的细粒土,制成5种细粒含量不同的混合粒组试样并进行直剪试验,研究了不同细粒含量和法向应力对剪切行为的影响,并对微观颗粒运动进行了分析.结果 表明,不同细粒含量的试样较低法向应力下均出现一定的软化现象,而200 kPa法向应力下细粒含量0、10％和20％的试样则出现硬化现象;不同试样的峰值强度及其对应水平应变、同应变下剪切应力随着法向应力增加而增大;法向应力不超过100 kPa时试样摩擦因数随法向应力增大而减小,之后变化幅度不大,试样体积先出现剪缩后逐渐变化为剪胀,其变化幅度以100 kPa法向应力为阈值;试样抗剪强度随细粒含量的变化在不同法向应力下具有一定差异,但细粒含量5％和20％通常对应了强度变化曲线的极值点.可见不同细粒含量中细砂的剪切行为存在明显差异,研究结论为实际应用和相关研究提供了一定的理论参考.     

废旧轮胎隔震垫力学性能试验研究

研究开发了一种适用于农村地区的低造价新型隔震装置——废旧轮胎隔震垫(STP)。这种新型隔震支座是由汽车废旧轮胎制作而成,具有造价低廉、制作简单、自重轻、利于环保等优点。对STP支座进行了轴压试验、压剪试验以及斜压试验。研究表明:STP支座性能稳定,竖向刚度远大于水平向刚度,是一种有效的隔震装置。     

砂土颗粒粗糙度对剪切特性影响细观机理分析

基于PFC2D离散元软件建立了数值双轴试验模型,采用Clump单元构造了不同粗糙度的砂土颗粒,研究了砂土颗粒粗糙度对剪切特性影响的内在机理.基于傅里叶级数近似法,阐述了强弱力链中各细观组构的分布规律以及强力链中组构各向异性系数的演化特征;根据宏细观参数间的定量关系,揭示了宏观响应与细观组构演化之间的内在关联.模拟结果表明:颗粒粗糙度越大,砂土抗剪强度越大;强力链为试样承担轴向荷载的主要载体;颗粒粗糙度对砂土抗剪强度的影响主要体现在强力链切向接触力组构各向异性特征上.     

剪切速率及二灰掺量对改良风化砂抗剪指标的影响

以石灰、粉煤灰改良风化砂抗剪强度指标为研究对象,通过对风化砂中掺入不同量、不同比例的二灰,进行室内直接剪切试验,改变剪切速率,得到不同剪切速率及二灰掺量对抗剪强度指标的影响规律.试验研究表明:剪切速率对二灰改良风化砂的粘聚力、内摩擦角有较大影响;在相同的二灰比例下,二灰改良风化砂粘聚力随着剪切速率的增大而增大,内摩擦角随着剪切速率的增大而减小;垂直荷重较大时,抗剪强度随着剪切速率的增大而显著减小,垂直荷重较小时,剪切速率对抗剪强度影响较小;在相同的剪切速率下,风化砂的粘聚力均随着二灰掺量的增加而有显著增大,且剪切速率大的粘聚力增幅要大于剪切速率小的粘聚力增幅.随着二灰掺量的增加,风化砂的内摩擦角会先增大后减小,但总体差别不大.     

Effect of Ce addition on hot tearing behavior of AZ91 alloy

A small amount of cerium (below 1.0 wt%) addition to AZ91 alloy have been investigated on the hot tearing susceptibility (HTS) at a cooling rate of 1.5Ks^?1. The HTS increased to a maximum value with a cerium addition of 0.6 wt% and then decreased to a stable status as cerium was gradually added. Due to high chemical activity, cerium into the melts can react with aluminum to form an Al₁₁Ce₃ intermetallic compound. X–ray diffraction results also confirmed the existence of Al₁₁Ce₃. The Al₁₁Ce₃ increased with the presence of the needle-like and block morphology. As cerium levels increased, the amount of Mg₁₇Al₁₂ decreased. The variations between Mg₁₇Al₁₂ and Al₁₁Ce₃ resulted in a similar normal distribution of the HTS in AZ91 alloy. The findings were further verified through the microstructure evolution and the surface morphology of fracture.     

Simulation on scrap melting behavior and carbon diffusion under natural convection

A 3D model applying temperature-and carbon concentration-dependent material properties was developed to describe the scrap melting behavior and carbon diffusion under natural convection. Simulated results agreed reasonably well with experimental ones. Scrap melting was subdivided into four stages: formation of a solidified layer, rapid melting of the solidified layer, carburization, and carburization + normal melting. The carburization stage could not be ignored at low temperature because the carburization time for the sample investigated was 214 s at 1573 K compared to 12 s at 1723 K. The thickness of the boundary layer with significant concentration difference at 1573 K increased from 130 μm at 5 s to 140 μm at 60 s. The maximum velocity caused by natural convection decreased from 0.029 m·s~(-1) at 5 s to 0.009 m·s~(-1) at634 s because the differences in temperature and density between the molten metal and scrap decreased with time.     

自然对流下废料熔化行为和碳扩散的模拟

A 3D model applying temperature- and carbon concentration- dependent material properties was developed to describe the scrap melting behavior and carbon diffusion under natural convection. Simulated results agreed reasonably well with experimental ones. Scrap melting was subdivided into four stages: formation of a solidified layer, rapid melting of the solidified layer, carburization, and carburization + normal melting. The carburization stage could not be ignored at low temperature because the carburization time for the sample investigated was 214 s at 1573 K compared to 12 s at 1723 K. The thickness of the boundary layer with significant concentration difference at 1573 K increased from 130 μm at 5 s to 140 μm at 60 s. The maximum velocity caused by natural convection decreased from 0.029 m·s?1 at 5 s to 0.009 m·s?1 at 634 s because the differences in temperature and density between the molten metal and scrap decreased with time.     

基质吸力对非饱和粉质砂土抗剪强度的影响

从宏观吸力控制型直剪试验和微观土体颗粒结构分析两方面入手,在压力板仪试验分析非饱和粉质砂土水土特性的基础上,采用不同吸力条件下的直剪试验和2种不同含水量土样结构的微观扫描研究,分析非饱和粉质砂土抗剪强度和基质吸力之间的关系。研究结果表明:与黏性土不同,当粉质砂土含水量逐渐降低时,土体基质吸力对土体抗剪强度的贡献效果并不是一直增加,而是存在一个"峰值效应",这种现象的出现是由于粉质砂土微观结构的组成特点以及随含水率减小所含水分的存在形式不断改变这两方面因素,致使基质吸力作用面积不断变化造成的。另外,土体的应力环境也会影响吸力对土体强度贡献的大小。