疲劳荷载作用下长龄期混凝土弹性模量的试验研究

本文根据某结合钢桁梁桥的荷载情况,取两种疲劳荷载（应力上限σmax相同,但应力幅△σ不同）在八种疲劳次数下对加载龄期较长的C50混凝土做了试验研究,分析了混凝土在疲劳荷载作用下的瞬时弹性模量Et、持续弹性模量Er及疲劳残余应变εr,并与加载龄期较短的C50混凝土试验结果进行了比较.由此说明了加载龄期对混凝土弹性模量和残余应变的影响.     

压力容器内壁电测应力计算

本文根据弹塑性小变形理论推出压力容器内壁发生塑性变形时电测应力计算公式。得到压力容器内壁周向应力σ_t及经向应力σ_z为: 式中σ_i为应力强度,ε_i为应变强度,σ_i——ε_i曲线可用单向拉伸试验的σ——ε曲线来描述。测出内壁周向应变ε_t及经向应变ε_z可按上式用试差法求出σ_t夏σ_z。对于开式圆筒,因σ_z=0,推得: σ_t=(2σ_i/3ε_i)(ε_t-ε_z) (22)或σ_t=(σ_i/ε_i)ε_t-(P/2) (26)上二式中σ_i=(σ_t~2+σ_tP+P~2)(1/2) (23)按式(22)或式(26)用试差法可求得开式圆筒内壁周向应力σ_t。     

复杂应力状态下典型材料全载荷过程中的力学行为

针对材料在复杂应力状态下全载荷过程中的力学行为问题,应用实心圆轴试件进行拉扭联合试验,重点解决试验中拉伸扭转应力时时按固定比例C(σ/τ)加载的难题.以304不锈钢和16Mn R碳钢为研究对象,进行24组不同C值的拉扭试验.在此基础上,研究了实心圆轴试件在全寿命过程中等效真应力应变的处理方法,探索了不同应力状态对塑性极限承载能力的影响,并引入三轴应力度(TS)概念对其进行表征.结果表明:两种材料的极限应力(σ_(max))随着不同TS值变化均存在应力驻点,此处材料的σ_(max)最小;两种材料的极限应变(ε_(max))与TS值呈现反比函数关系;利用本文所提出的工程计算公式,可以在确定结构某点的应力状态情况下,推测结构在此时所能承受的极限应力与极限应变.但是不同材料的σ_(max)-TS、ε_(max)-TS呈现不同的函数关系,需分别进行试验标定.     

Zn-22Al合金在超塑温度及复合加载下屈服条件的实验研究

通过薄壁管复合加载实验及单向拉伸卸载组合实验,证明了Zn-22Al合金在超塑温度-速度条件下遵循Mises屈服条件,且与应变速度呈(σ_1-σ_2)~2+(σ_2-σ_3)~2+(σ_3-σ_1)~2=2(σ=K_(ε~m))~2的关系。给出了该合金在250℃、应变速度为3.3×10~(-2)(sec~(-1))时,平面应力且0.2％应变时的屈服椭圆方程为通过单向拉伸位置预置自动卸载组合实验及数学回归分析处理,可定量地确定关系式(变形一定时,σ=K_(ε~m)),且证明K、m与变形程度或变形速度有关。通过薄壁管复合加载实验和分析,还得到薄壁筒形件吹塑时的吹塑压力-应力图和压力-应变图,可为判断和选择类似的吹塑成型力学条件提供参考。     

强紫外线下超高分子量聚乙烯薄板材料的力学性能研究

为了预测和防止高海拔地区超高分子量聚乙烯材料在强紫外线作用下发生老化从而影响工程正常使用和造成严重安全事故,对暴露在室外环境下极容易受到紫外线作用而发生老化的高分子聚乙烯材料进行常温强紫外线人工环境下的老化处理。老化处理后的试样采用扫描透射电镜(EMS)分析其表面微观结构;并用拉伸试验机进行单轴拉伸,分析应力(σ)-应变(ε)曲线、拉伸强度(σ_b)、拉伸弹性模量(E)、断后伸长率(δ_n)及最大力;用ANSYS软件对不考虑温度影响下的试样进行交变荷载条件下的疲劳寿命分析。结果表明:随着强紫外线老化时间增加,应力(σ)-应变(ε)曲线无明显的屈服阶段,拉伸强度、拉伸弹性模量、断后伸长率及最大力的变化是先下降然后逐步趋于稳定,而强紫外线照射时长对疲劳寿命影响不明显。该结果为超高分子量聚乙烯薄板的工程安全应用提供参考。     

金属材料不同缺口根半径拉伸试样中的应力应变分析

用有限元法计算了钢和铝合金不同缺口根半径拉伸试样的应力、应变分布及其随外加载荷的变化规律.研究结果表明,缺口前端的最大正应力σyy/σy、三向应力度σm/σ和等效塑性应变εp都随外加载荷P/Pgy的增加而增大,但在整体屈服之前(P/Pgy<1)和整体屈服之后(P/Pgy>1)的变化规律不同.当外加载荷P/Pgy一定时,随缺口根半径的减小,缺口前的σyy/σy、σm/σ和εp均增大,但在较大缺口根半径(R≥2mm)和较小缺口根半径(R<2mm)时的应力、应变分布及其随P/Pgy的变化规律有所不同.材料拉伸力学性能对缺口前端的应力、应变分布总体上影响不大.     

Mn-Ni-Mo系核电用钢高温流变行为及热加工图

在变形温度为950~1 250℃、变形速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对Mn-Ni-Mo系核电用钢进行高温热压缩实验。结合Arrhenius双曲正弦本构方程,通过多元线性回归分析获得热激活能Q、结构因子A及材料常数n和α对应变的响应规律,从而建立流变应力与应变量、温度和应变速率之间的变参数Arrhenius本构模型。同时,基于真应力-应变曲线,建立输入参数为温度(T)、变形速率(ε)、应变(ε)和输出参数为流变应力(σ)的神经网络预测模型(ANN)。研究结果表明:神经网络模型(ANN)的预测精度更高,其预测流变应力的平均相对误差为1.31%。根据动态材料模型理论(DMM),构建并分析合金在应变为0.9时的热加工图,确定了最佳热变形工艺参数,即当变形温度为950~1 250℃,应变速率为0.06~0.3 s~(-1)时,峰值功率耗散系数(η)约为0.54;当变形温度为1 100~1 250℃,应变速率为0.3~1 s~(-1)时,峰值功率耗散系数(η)约为0.44。     

基体组织对球墨铸铁超塑性现象的影响

将两种球墨铸铁在A+F温度区间进行基体组织微细化热处理,然后进行拉伸蠕变试验。由A+F组成的微细基体组织的铸铁,在低的应变速度(ε<2×10~(-4)分~(-1))下显示出流变应力的高的应变速度敏感性指数,这表明材料具有超塑性行为。在最大m值的相应ε下,发现σ正比于晶界的平均自由程L,为了说明σ与的这种特殊关系,提出了变形过程的晶界切变机制,它对超塑性变形的总变形量具有较大的贡献。 在共析转变温度区间发现,在所有应变速度下,由于铁素体的强度低于奥氏体。流变应力随铁素体相含量的增加而降低。共析转变量对低应变速度下的应变速度敏感性具有显著影响,即蠕变试验中伴随有相变时,可以获得高的应变速度敏感性指数(m=0.52～0.62)。     

高纯铝在范性形变过程中内耗对频率和速率的响应行为

考虑了位错平均速度V=f(σ)随时间或应变的变化之后,导出了金属在范性形变过程中内耗Q～~(-1)与位错动力学关系式V=f(σ),形变速率ε、测量频率ω、测量振幅σ_A 以及切变模量G 等的关系为(?)此处(?)t、(?)p 分别为扭切应力和拉伸应力的平均取向因子,Г(n)为取正值的积分常数,m 为除0,-1以外的整数。可见,形变过程内耗可能出现正比于(ε/ω)~(2/3)、((?)/ω)~(1/2)、((?)/ω)以及((?)/ω)~2等各种对于ω和(?)的响应行为。而且出现随测量振幅σ_A增大而减小的反常振幅效应内耗。高纯铝在拉伸速率(?)=50×10~(-6)/秒时,形变过程内耗Q~(-1)的实验数据与上式中n=-2时的结果符合得很好.此时的内耗可表示为Q~(-1)=0.245(G/σ_A)β_(-2)((?)/ω)~(1/2)/(V_0~′+β_(-2)ε~(-(1/2)).亦即Q~(-1)正比于((?)/ω)~(1/2).还观测到随着σ_A 的增加而减小的反常振幅效应内耗.高纯铝在恒速拉伸时,当ε>0.5%后,位错的平均速度(?)_0。与形变量ε间的关系可表示为(?)_0=V_0~′+βε~(-(1/2));而运动位错的密度ρ可表示为ρ=(?)/ab(V_0~~′+βε~(-(1/2)).     

SCM435钢热变形动态再结晶动力学模型参数的确定

通过分析冷镦钢SCM435在温度为950～1150℃、应变速率为0.1～1s-1范围内发生动态再结晶的热/力模拟试验数据,利用其应变硬化速率θ与流变应力σ的θ-σ曲线,准确确定了其发生动态再结晶的临界应变εc、峰值应变εp、临界应力σc和峰值应力σp,用应力-应变(σ-ε)曲线方法计算SCM435钢的动态再结晶Avrami动力学曲线和时间指数n.结果表明:SCM435钢发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的平均比值εc/εp=0.73,动态再结晶Avrami时间指数平均值n=1,91;在温度950～1150℃,应变速率0.1～1 s-1范围内,应变速率是SCM435钢的动态再结晶动力学敏感因素,温度对其影响不大;动态再结晶率50%的时间t50与应变速率成反比.     

土体非线性模型的分段切线模量研究

结合大量实验数据,基于原邓肯非线性模型,建立了土体达到抗剪强度之前分段切线模量的非线性模型,其轴向应变εa与轴向压应力(σ1-σ3)的比εa/(σ1-3σ)~aε曲线包括向上弯折和向下弯折2种,均由两折线组成.硬化型曲线一般可用向下弯折的折线进行拟合,而软化型且剪胀比较明显的应力-应变关系用向上弯折的折线进行拟合.试验结果表明,该模型较原邓肯非线性模型能更好地模拟土的应力、应变发展情况,与实际更加吻合.     

一种新的土体本构模型的建议

1 分量屈服加载准则在某级增量荷载作用下,材料中某单元任一方向上的总应变增量dε_(ij)为弹性应变增量dε_(ij)~与塑性应变增量α_(ij)dε_(ij)~之和,即     

初始损伤影响钢的低温解理断裂韧性的细观力学分析

通过长条形孔洞附近的局部应力应变分布的细观有限元模拟计算,对初始损伤影响钢的低温解理断裂韧性的原因进行了研究.计算结果表明,预加载时引入的长条形孔洞缺陷在后续低温加载时,其前端产生了局部高应力应变集中,促使了解理裂纹的形核(pε≥pεc)和扩展(yσy≥fσ),使解理发生在较低的载荷下,引起了韧性的降低.随预载荷比P0/Pgy的增加,材料中的损伤量和损伤孔洞的尺寸增大,引起的局部高应力应变集中程度增大,可促使解理发生在更低的载荷下.这就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的缺口解理断裂韧性Pf/Pgy降低的细观力学原因.     

压-拉循环荷载作用下红砂岩蠕变特性

利用自制岩石杠杆式拉压蠕变试验仪,对红砂岩进行2种恒定循环荷载蠕变试验以及等增量循环蠕变实验,分析各应力水平下的蠕变特征,研究岩石蠕变与循环次数之间的规律,探讨蠕变参数与循环次数之间的关系。研究结果表明:在各级恒定荷载作用下,试样变形均包含明显的瞬时应变和衰减蠕变及稳态蠕变,在1.19 MPa拉伸荷载作用下岩样出现加速蠕变。在50%σc-50%σt循环荷载作用下,岩样最大轴向应变逐渐增大,最大横向应变均逐渐减小,试样整体"缩短"而无明显扩容;85%σc-85%σt强度荷载使得岩样最大轴向与横向应变随着循环次数增加而增大,不仅表现为轴向"缩短",而且出现体积扩容;在2种恒定压-拉荷载作用下,试样均产生一定的残余永久变形,较大荷载使得试样轴向与横向残余永久应变均随循环次数增加而增加,而较小荷载作用下试样横向应变随循环次数增加而减小;试样蠕变随着增量循环荷载等级增加而增加,且产生一定的永久残余应变;施加32.59 MPa压应力后试样出现最大体积压缩应变,后体积逐步开始扩容。Burgers蠕变模型可以较好地反映红砂岩在恒定循环荷载作用下的蠕变特性,试样在经历3~4次循环后材料属性随循环次数及时间进一步劣化,最终在第5次循环时发生拉伸破坏。     

平面应变下的主应力比对微孔洞损伤演化行为的影响

通过有限元计算,分析平面应变下的主应力比对微孔洞损伤演化行为的影响.计算结果表明,三向应力度q相同时,不同的主应力比2σ/1σ会引起不同的孔洞长大和聚合行为,从而使开裂路径和断裂时的应变不同.当2σ/1σ>1时,最大主应力为2σ,由孔洞长大和聚合所决定的开裂路径倾向于同2σ方向垂直.当2σ/1σ<1时,最大主应力为σ1,开裂路径倾向于同1σ方向垂直.随主应力比2σ/1σ的增加,孔洞面积分数fa随主应变1ε1的增加速率变大,断裂时的主应变(1ε1)f降低.因此在分析应力状态对材料的损伤断裂行为的影响及建立相应的力学模型时,不仅要考虑三向应力度σm/eσ,而且要考虑不同主应力比2σ/1σ的影响.     

光纤Bragg光栅在结构健康监测中的实验研究

利用光纤Bragg光栅检测精度高、稳定性好、可集成网络系统等优点，以平板结构为研究对象，建立了平板的有限元理论模型和实体模型，并得到了平板受力的应力分布图，确定了光纤Bragg光栅在平板上粘贴的位置．并用光纤Bragg光栅和电阻应变片检测了平板在相同荷载作用下不同位置的应变响应特性．实验表明，光纤Bragg光栅可非常灵敏地感应微小应变．     

正交各向异性板带有一般孔形时应力分析

采用复变函数方法研究面内均布荷载作用下带孔正交各向异性板的应力解析解.对含一个正六角形孔或不规则孔的无限平板进行分析,得到不同工况下(纤维角度、外荷载方向)孔边及部分孔外域的应力分布规律.结果表明,当单向荷载作用方向与孔边尖点指向垂直时,若正交各向异性板的纤维按0°和-90.0°布置,最大切向应力发生在孔边,并且位于尖点位置,但随着纤维角度的旋转,孔边的最大应力点逐渐偏离尖点,并且最大应力值也逐渐降低;因此,正交各向异性板的应力集中可以通过调整材料的纤维方向来改善.除此之外,当单向均布荷载σ的作用方向与坐标轴平行时,该坐标轴与孔边界交点的切向应力均为-σ.     

冲击载荷作用下复合材料层板动态力学性能的实验研究

介绍了Hopkinson杆冲击拉伸实验设备及其实验技术,对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下CFRP、GFRP层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量和断裂应变随加载速率改变的规律,认识复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理。     

温州软黏土不排水真三轴试验的研究

利用英国GDS真三轴仪,针对原状温州软黏土进行恒定小主应力σ3下不同中主应力系数b的固结不排水试验。在三维应力状态下,研究不同中主力条件下黏土的强度变形特性,利用相同应力路径下主应力旋转对比试验反映土的各向异性特性。研究结果表明:在轴向压缩(TC)试验中,随着加载的进行,偏应力逐渐增大并趋于平稳;并随中主应力系数b呈现先增大后减小的趋势,b=0.8时出现峰值;广义剪应力峰值呈现先增大后减小的趋势,峰值在0.6~0.8之间;轴向压缩试验(TC)加载过程中;当b=0.4时,中主应变接近为0,可视为平面应变情况;在b=0.4~1.0之间时,剪缩效应受中主应力系数b影响较明显;b=1.0时,轴向压缩(TC)试验破坏强度高于轴向拉伸(TE)试验的破坏强度,其应力应变响应有显著不同;在π平面上,Lade-Duncan准则对试验点的拟合精度优于Mohr-Coulomb准则和Matsuoka-Nakai准则。     

纯拉力下混凝土材料的应力应变行为

一、前言拉力下混凝土的应力应变(σt—ε)行为对弄清混凝土材料的内部结构与力学行为的关系有着重要意义。尽管直接拉伸试验比较困难,国外一些学者仍就此做了不少工作。但到目前为止,对拉力下混凝土σt—ε行为的描述尚不一致,认识也不统一。国内在这方面