膨胀土-混凝土界面剪切特性研究及界面系数修正

为对不同含水率下与不同法向应力下的膨胀性土的界面抗剪强度-界面剪切位移曲线进行分析,通过设计室内膨胀土-混凝土界面直剪试验,研究各含水率对膨胀土-混凝土界面各力学性质的影响.结果表明:不同含水率条件下的应力应变曲线均无应变软化现象,基本符合应变硬化模型;含水率的增长,对界面抗剪强度有较为明显的劣化影响,应力应变曲线的峰值也随之愈发滞后;同一含水率的界面抗剪强度与法向应力较好地符合摩尔-库伦强度准则,随着含水率的逐渐增长,界面抗剪强度也呈现递减态势;界面黏聚力先呈增长态势,后呈逐渐减小态势;界面等效剪切模量呈现下降趋势,同时通过微观角度对界面黏聚力和界面内摩擦角引起的界面强度变化规律进行了机理性的分析.界面内摩擦角则随着含水率增加逐渐地呈现反比例函数降低态势,引入界面摩擦系数,进一步细致分析界面摩擦力学性质,同时修正了界面黏聚力和法向应力对界面摩擦带来的较大影响,针对于浅层边坡土体与桩基础的摩擦估算,考虑到法向荷载对于界面摩擦系数影响较为合理.     

摩擦接触界面传热规律研究

摩擦接触界面的传热现象比较复杂,难以精确描述。该文对其传热规律进行了研究,利用数值计算方法归纳出了具有接触热阻和摩擦产热的接触界面处的边界条件,并进行了理论分析,提出了接触分热阻的概念,完善了接触界面传热边界条件的描述。     

基于真实接触面积的摩擦模型

分析了经典摩擦理论中关于摩擦系数的问题,利用弹塑性力学建立摩擦微元体,并给出3个假设:(1)摩擦力与真实接触面积成正比,(2)摩擦剪应力与正应力(压力)无关,(3)无磨损.然后提出了基于真实接触面积的摩擦模型,并利用该模型分析了等高粗糙、随机粗糙和极端条件下的摩擦力.结果表明:该模型与经典摩擦系数方法相比有较大的不同,反映了界面摩擦的起因,可以用来有效分析不同类型的摩擦问题.     

土工布加筋土界面摩擦特性试验研究

以延安新机场黄土高填方为依托,以工程实际使用的土工布作为筋材,采用与西安亚星土木仪器有限公司共同研制的土工合成材料试验机,进行了黄土加筋土的直剪试验和拉拔试验,测试了不同压实度条件下筋土界面间的直剪和拉拔强度以及摩擦系数。试验结果表明:1剪切位移与剪应力关系曲线为硬化型,而拉拔位移与拉应力关系曲线为软化型;2土工布与黄土的界面强度在直剪和拉拔条件下均符合莫尔库仑强度理论,土工布与黄土间具有较好的摩擦特性,但相同条件下直剪摩擦系数大于拉拔摩擦系数;3剪切条件下筋土界面强度参数对压实度不敏感,而拉拔条件下压实度对界面粘聚力影响显著。     

土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数试验研究

为满足土工合成材料在道路工程应用中的技术要求,开展了合理选取土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数的研究.以正交设计原理为指导,选取筋土界面参数的4个影响因素(上覆压力、膨胀土体含水量、土工格栅尺寸和拉拔速度),进行了筋土界面摩擦阻力系数测试的拉拔试验.通过分析筋土界面各参数的影响因素,提出了当量拉拔位移的概念和筋土界面参数拉拔试验测试结果的过程分析方法,获取了各影响因素对摩擦阻力系数的影响程度及其在拉拔试验过程中的变化规律,并提出了拉拔试验的测试要求、步骤和结束标准.     

基于变参数西原模型的膨胀土剪切蠕变试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的剪切蠕变特性,分别在50KPa、100KPa、200KPa法向压力下,对广西百色地区膨胀土进行了干湿循环作用6次后的土体剪切蠕变试验,得到了不同应力条件下土样应变-时间曲线及应力-应变等时曲线,采用西原模型对剪切蠕变进行了参数拟合。结论表明在同级剪应力荷载作用下,弹性模量G1和屈服强度τs随着法向压力的增大而增大;在同级法向压力荷载作用下,G1随着剪应力的增大而减小,G2先增大后减小;采用西原模型来描述干湿循环作用6次后膨胀土的剪切蠕变变形是可靠的。     

合肥膨胀土颗粒分形特性研究

文章对合肥膨胀土做无荷载膨胀试验,分别选取原状土、浸水3h、浸水24h及浸水72h土样进行电镜扫描;基于ArcGIS软件对环境扫描电子显微镜(environmental scanning electron microscope,ESEM)图像进行三维信息的提取,分析不同浸水时间下原状膨胀土的微结构、颗粒(团聚体)三维分形维数。结果表明:随着浸水时间增加,膨胀土的膨胀速率逐渐减小,并趋于0;而颗粒自相似性变差,即颗粒三维分形维数逐渐减小。     

离合器摩擦副实际接触面积模型研究

为了研究外部载荷对离合器摩擦副实际接触面积占名义接触面积比例的影响,利用Nano Map-D轮廓仪测量离合器摩擦片的表面形貌,得到表面形貌的评定参数;利用统计学原理建立摩擦副的实际接触面积模型,并运用Matlab软件对接合面接触模型进行仿真分析,获得接触模型的变化规律;最后利用感压试验验证了接触模型在离合器摩擦副工作油压范围内的有效性。分析结果显示,工作油压在0.5~1.5 MPa之间时,实际接触面积占名义接触面积的比例y与平均接触压力p之间的关系可近似为y=0.004p~3-0.028p~2+0.1305p,且在0.5 MPa和1.25 MPa时,误差小于5%。研究表明,在工作油压范围内,可得到离合器摩擦副外部载荷和实际接触面积占名义接触面积比例之间的关系。     

混凝土与混凝土接触摩擦特性的试验研究

为分析混凝土与混凝土接触特性,采用直剪试验和单轴压缩试验分别研究了混凝土与混凝土接触法向和切向接触特性。试验结果表明接触面剪切应力随剪切位移变化过程可分为弹性变形阶段、塑性硬化变形阶段;剪切应力达到峰值后,接触面仍处于较高的应力状态,试件局部位置出现破坏。Archhard非线性摩擦幂次准则能够较好的描绘出剪切应力峰值与轴向应力的关系,为相似接触条件问题剪切应力峰值的估计和预测提供依据。在混凝土未产生破坏时,接触面的法向和切向接触刚度可分别取值为28.95、12.77 MPa/mm,为相似接触条件的分析计算提供参考。     

膨胀床大颗粒、低密度吸附介质的膨胀特性研究

通过测定示踪剂在床体内停留时间的分布,考察流速、分流器对膨胀床大颗粒、低密度吸附介质膨胀特性的影响.研究结果表明对于大颗粒、低密度介质的膨胀特性可用Richardson-Zaki方程来描述;在较高开孔率(0.26)情况下,对于内径为26 mm的床体,较大孔径的分流器及较低的表观流速会增加其理论塔板数和降低轴向扩散系数.     

板岩质砂土-混凝土界面剪切特性研究

为了研究含水率对板岩质砂土-混凝土界面的力学特征参数的影响,采用大型直剪试验系统对不同含水率条件下的板岩质砂土-混凝土界面剪切特性进行试验。试验结果表明：随着板岩质砂土含水率的增大,界面的抗剪强度、摩擦角、剪切刚度系数和残余剪切强度等均显著减小,最大减小幅度达30%;黏聚力先缓慢增大后迅速减小,减小幅度为19.1%;而剪切破坏位移显著增大,增大幅度超过65%;含水率对板岩质砂土-混凝土界面的剪切强度、剪切刚度和剪切破坏变形等力学性质有显著影响。     

简谐P波透过摩擦接触界面的实验分析

工程结构中存在着大量的接触界面,接触界面只能承压不能承拉。含有接触界面的材料或结构受地震、冲击等动荷载作用时,可能引起界面的局部分离和滑移,从而导致问题的非线性。对简谐P波垂直入射接触界面问题进行了实验研究。观测分析透射波时域波形和频域曲线的变化,给出了透射波高阶频率幅值随外加荷载的变化规律,以期为无损探测材料接触型缺陷以及定量测定界面接触力提供参考。     

弹性波与各向异性介质摩擦接触界面的相互作用

研究了脉冲波在一般各向异性介质摩擦接触界面上的反射和折射问题.限于小于临界角入射的情况.利用Fourier分析方法将非线性Coulomb摩擦接触边界波动问题化为一组代数方程.给出了确定局部分离、滑移和粘着区的思路和方法及各区域的解并以抛物线型应力脉冲为例进行了详细的计算.对相同介质的两半无限各向异性体给出了界面力、张开位移和相对滑移速度的数值结果.     

边界面及多重剪切机构模型研究现状

简述了目前国内外土体动力本构模型研究的现状和进展,着重对复杂荷载下的动力弹塑性模型中的边界面模型和多重剪切机构塑性模型研究作了较详细的介绍,并对各种模型的优缺点进行了比较和评述.     

土-土工织物界面摩擦特性试验研究

在DJS剪力仪上,利用常州产有纺土工织物分别对砂土(干砂)和黏土(2种不同含水量的黏土)进行了剪切试验,确定土—土工织物接触面的合理参数与性质.结果表明,界面抗剪强度与界面法向应力成线性关系,其大小与土的种类及含水量有关;界面剪应力τ与剪位移ΔL为非线性关系,可用双曲线来拟合.     

珊瑚砂与土工格栅界面的剪切特性及本构模型

采用南海原位级配珊瑚砂和聚丙烯双向土工格栅,开展了不同法向应力下珊瑚砂和筋土界面大型直剪试验。试验结果表明,珊瑚砂和筋土界面剪应力—剪切位移曲线呈现明显的应变软化特征,峰值抗剪强度线呈现双折线形态,残余抗剪强度线则呈现较好的线性关系;各级法向应力下珊瑚砂与土工格栅界面摩擦比均值达到1.37左右,远高于石英砂与土工格栅界面摩擦比,说明在珊瑚砂中加筋能充分发挥加筋效果;珊瑚砂和筋土界面在剪切过程中总体上经历了相对剪缩—相对剪胀—相对剪缩的过程,对珊瑚砂加筋可显著减小其剪缩变形;珊瑚砂和筋土界面直剪试验试样的相对破碎率接近,均随法向应力的增大而增大,但增幅逐渐趋缓。采用邓肯—张模型和剪切软化模型分别描述南海原位级配珊瑚砂与聚丙烯双向土工格栅界面峰前和峰后剪应力—剪切位移曲线,所建立的筋土界面本构模型能够很好地反映其剪切特性。     

草叶表面的一维非对称界面摩擦特性

用扫描电子显微镜观察黑麦草叶表面的微观结构,研究液滴与表界面的一维非对称摩擦特性.结果表明:黑麦草叶表面具有不等周期的锯齿结构阵列,且锯齿结构具有特定的取向特征;黑麦草叶表面对液滴产生一维摩擦特性的主要原因是由于取向的锯齿结构在液滴运动时形成了方向依赖的非对称三相接触线导致不同的接触黏滞,证实了微观结构与界面摩擦特性的...     

考虑摩擦的两球体接触承载分析的分形接触模型研究

为了获得更贴合实际的两球体接触承载能力分析的分形接触模型,文章考虑摩擦的影响,在两球体接触应力计算分形模型的基础上,引入存在摩擦的弹塑性变形临界面积公式,给出考虑摩擦的两球体分形接触模型;通过在Matlab中对模型的仿真和预测,获得了模型中主要参数对两球体接触承载能力的影响。结果表明:降低摩擦系数、减小粗糙度幅值以及选择内接触形式,有利于提高接触承载能力;分形维数与接触承载能力之间不是一个简单的线性关系,而是存在一个分形维数的最优值。因为球面副是球轴承的简化模型,所以该文的研究为后续进行球轴承及相关产品的接触承载分析提供了理论依据。     

粉末注射成型中颗粒接触模型的研究

将研究不连续体力学行为的离散单元法应用于粉末注射成型过程的研究,将粉末视为粘弹性的离散颗粒,建立粉末注射成型颗粒接触模型及每个颗粒的基本运动方程,推导了力与位移表达的粘弹性本构关系.基于PFC软件实现了粉末注射成型过程中粉末颗粒二维流动情况的数值模拟,模拟结果与实际实验结果较吻合.     

考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13％、19％、25％)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力30、60、90 kPa条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标.试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19％附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面黏聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势.粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15％～20％,接触面粗糙系数位于16～18时,接触面剪切强度达到峰值.