静载历史下的损伤对混凝土动态抗压性能影响研究

为研究正在使用状态下且已存在初始损伤的混凝土构筑物受冲击动力荷载下的动态力学特性,本文以混凝土试件为试验对象,先通过YAD-2000试验压力机对多组混凝土试件进行预加载,使C30混凝土试件出现不同程度的损伤,然后利用SHPB试验设备对试件进行单次冲击压缩试验,研究静载下的损伤对混凝土应力–应变曲线特征、动态抗压强度、破坏模式等特性的影响.通过系列试验发现,经历初始静载的混凝土表现出较强的损伤效应和应变率效应.静载作用下混凝土的损伤对动态抗压强度降低影响关系中,存在一个分界点.大于分界值时,损伤程度变化对混凝土动态抗压强度影响显著.研究结果对于荷载历史混凝土的动态性能研究和应用具有理论意义和参考价值.     

被动围压下早龄期补偿收缩钢纤维混凝土冲击压缩性能试验

为了研究被动围压约束条件下早龄期混凝土动态力学性能,利用直径74 mm分离式霍普金森压杆进行试验。在不同加载气压钢质套筒被动约束条件下,测试7 d龄期补偿收缩钢纤维混凝土试件轴向或径向的应力和应变变化趋势。结果表明:补偿收缩钢纤维混凝土材料在被动围压下,延性和抵抗破坏能力显著加强,试件轴向应力-时间历程曲线和轴向应力-应变曲线可知,整个加载过程分为三个阶段。第一阶段为弹性阶段,由于试件刚性所致,应力增幅快;第二阶段为弹塑性阶段,试件逐步压缩变形,应力增长缓慢,应变增幅大;第三阶段为试件塑性破坏阶段,应力直线下降;在0.6 MPa、0.7 MPa和0.8 MPa气压作用下,试样典型轴向应力峰值为无围压条件单轴压缩SHPB实验时的1.5~1.8倍;试件破坏应变高达(23~27)×10-3,是无围压SHPB试验试件破坏应变的4~6倍;从试件破坏形态看,由于钢纤维掺入,试件仍保持较好的整体性,裂缝分布表征试件为压剪破坏。     

FRP约束混凝土短柱在重复轴压作用下的力学性能

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土短柱在重复轴压荷载作用下的力学性能,对其进行试验和理论研究.共对6个FRP约束混凝土短柱试件(含3个单调加载和3个重复加载试件)进行竖向轴压试验.基于试验结果,分析讨论试件的破坏模式、应力-应变曲线、塑性残余应变、应力退化和极限状态.试验结果表明,重复荷载作用下试件的包络曲线略低于对应的单调荷载作用下试件的应力-应变曲线;卸载应变和塑性残余应变存在线性关系;FRP约束混凝土在重复荷载作用下的应力退化系数基本保持不变.根据国内外学者提出的理论模型,对重复加载试件的卸载路径曲线、再加载路径曲线和全过程应力-应变曲线进行预测.通过与试验结果比较,证明这些模型具有准确性和合理性.     

配筋混凝土轴向拉伸试验条件下的应力-应变关系研究

混凝土应力-应变关系是混凝土构件承载力、变形分析及裂缝研究的重要参数.本文设计制作了配筋混凝土试件开展配筋混凝土试件轴向拉伸试验,通过分离钢筋与混凝土分别承受的荷载,获得不同配筋率下的混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线,分段拟合得到对应的应力-应变曲线方程,并探讨了配筋率对混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线的影响规律.     

煤矿砂岩SHPB动态压缩力学性能试验与分析

为研究煤矿砂岩冲击载荷作用下的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆对皖北矿区祁东煤矿的砂岩试件进行冲击压缩试验,得到了试件应变率变化时程曲线和动态应力-应变曲线。试验结果表明:采用3种冲击气压加载,入射波形均近似为梯形波;试件应变率随冲击气压提高而增大,应变率曲线中有一段近似恒应变率平台,可实现恒应变率加载;试件动态破坏形态在低应变率下为径向外围剥落式拉伸破坏模式,在高应变率下则为颗粒状粉碎破坏模式。随应变率增加,碎块尺寸减小且碎块数量增加,具有明显的应变率效应;试件动态抗压强度与平均应变率近似乘幂关系,显示出较强的相关性。     

混凝土冲击拉伸力学性能及裂纹扩展试验研究和数值模拟

为真实反映混凝土材料劈裂拉伸力学性能,基于应变片法采用分离式霍普金森压杆对混凝土平台巴西圆盘试件进行了劈裂拉伸试验,研究了不同加载角对试件起裂方式及破坏模式的影响,并对试件破坏过程进行了扩展有限元模拟,同时与试验结果进行了对比分析,得到用于测试混凝土拉伸力学性能的最优加载角.基于此得到动态劈拉下3种不同强度混凝土的劈裂拉伸应力-径向应变曲线及抗拉强度、极限应变、拉伸敏感系数等参数的应变率效应.结果表明:20°加载角可以保证圆盘在中心起裂,用于测试混凝土劈裂拉伸性能最为可靠.在高应变率下,混凝土动态力学参数均具有明显的应变率效应,裂纹沿试件受力方向扩展、贯通直至试件沿加载直径方向劈裂为两半,破坏面表现为骨料破坏,与数值模拟结果一致.     

轴压下CFRP—钢管约束混凝土柱试验研究

为研究CFRP—钢管约束混凝土柱试件在B式(仅在核心混凝土施加轴压)加载下的轴压力学性能,采用轴压试验的方法对18根CFRP—钢管约束混凝土试件进行核心混凝土轴向加载,分析混凝土强度、CFRP包裹层数和CFRP约束效应系数对试件轴向承载力和轴向位移的影响。试验结果表明,CFRP约束效应系数对试件轴压承载力提高系数贡献最大,CFRP约束效应能防止钢管的屈曲同时限制混凝土裂缝的发展,增大核心混凝土强度和增加CFRP层数,试件轴向承载力有显著提高。同时制作了6根试件进行A式B式加载对比试验,试验结果表明B式加载方式的极限承载力均大于A式加载,B式加载试件在整个加载过程中CFRP都对混凝土产生约束作用,试件的轴压性能相较于A式更加优良。     

高强混凝土巴西圆盘动态劈裂试验

以圆形紫铜片作为波形整形器,利用直径100 mm的霍普金森压杆装置,研究了不同弹速冲击下高强混凝土平台巴西圆盘试件的动态拉伸强度,得到了高强混凝土在冲击作用下的劈裂强度、破坏模式和应力时程曲线。试验结果表明:随着冲击应变率的提高,高强混凝土试件的动态劈裂强度和破坏程度不断增大,具有显著的应变率敏感性。高速冲击荷载下的混凝土断面区较为光滑,裂缝直接穿过石子导致试样断裂。     

轴向冲击荷载下L形截面钢管混凝土短柱受力性能

为研究L形截面钢管混凝土短柱在受到轴向冲击荷载作用下的受力性能,通过落锤冲击试验,获得在不同冲击高度下的冲击应力时程曲线,并建立有限元模型,分析钢材、混凝土强度和冲击不同位置对短柱力学性能的影响。结果表明:随着冲击高度的增加,落锤冲击应力峰值增大;钢材壁厚大的试件,其冲击应力峰值较大,变形较小;选择强度较大的钢材能显著提高试件的抗冲击承载力,而混凝土强度等级的影响则相对较小,在不同的冲击位置下显示协同性较好。     

混凝土SHPB束杆试验的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件对混凝土SHPB束杆试验进行了数值模拟研究.获得了砂浆混凝土的部分HJC本构模型参数,在此基础上模拟了试验过程中的应力波信号、试件的应力应变曲线和破坏形貌变化过程,模拟结果与实测结果有良好的吻合性.研究表明,获得的HJC模型参数是可信的,并分析了模拟冲击过程中试件内部应力、应变和破坏形貌的变化.     

PVDF压力计在相似材料动态力学参数测试中的应用

随着相似材料逐渐用在动力学模型试验中,其动态力学参数的测试和研究显得尤为重要.相似材料是软弱材料,其强度较低,波阻抗也无法与Kolsky杆常用的钢杆或铝杆相匹配,因而无法利用传统的应变测量系统进行动态力学测试.本文基于一维应力波理论,推得被测试件端面应力与应变、应变率之间的关系表达式,进而利用PVDF压电薄膜传感器改进SHPB装置的压力量测方法和系统;采集到相似材料的动态压力信号,得到了相似材料在不同应变率下的全应力应变曲线、动态弹性模量、动态峰值强度以及随速率变化的关系.      

汽车轮毂冲击的 CAE与实验分析

针对汽车车轮冲击试验,通过动态响应有限元分析,确定车轮结构中的最大应力及危险位置,并通过实验应力分析,利用动态电阻应变仪等,测定并计算车轮结构中关键点的应力响应,利用MATLAB计算并绘制Von Mises应力响应曲线。通过对比有限元分析与实测结果,提出修正系数,对有限元分析模型进行修正,该结果可用于企业的车轮设计,提高产品结构设计的一次合格率。     

应变片外观缺陷检测方法

应变片是用于测量应变的关键元件,在实际中应用广泛,其外观缺陷检测在工业生产中具有重要意义。本文针对应变片图像缺陷检测存在的难点和人工目视检测应变片外观缺陷存在的成本高、检测结果不稳定、效率低等问题,提出了一种自动检测应变片外观缺陷的方法。其中提出了方向canny边缘检测算法,在准确检测出应变片图像边缘的同时,有效解决了传统canny边缘检测算法的耗时问题;针对应变片图像灰度分布不均、光照剧烈变化等情况,提出了动态阈值法来分割丝栅区和焊接区。首先,对应变片图像采用双边滤波进行预处理,在去除噪声干扰的同时保留边缘信息;然后,根据方向canny算子分割出感兴趣区域;其次,根据动态阈值法分割出丝栅区和焊接区;最后,采用形态学操作的方法,检测应变片存在的缺陷。实验结果表明,本文所提检测方法能够准确有效的检测出应变片外观缺陷,算法稳定性高,满足实时性要求;同时系统人工干预少,检测效率高,能实现自动检测。     

羊毛束纤维蒸汽处理后的拉伸性能研究

探讨羊毛柬纤维经蒸汽处理后拉伸性能的变化。在INSTRON上对处理时间不同的羊毛柬纤维，采取不同的夹持隔距进行拉伸试验，结果表明，在一定条件下，随着处理时间的增加，柬纤维强力下降，断裂伸长增加，其拉伸力学性能随隔距增大的变化趋势与未经蒸汽处理的柬纤维基本一样：断裂强力逐渐下降，断裂伸长，断裂功逐渐增大。     

冲击荷载下Ⅰ型裂纹与圆孔缺陷相互作用

采用数字激光动态焦散线和超动态应变测试系统,对含圆孔缺陷的有机玻璃板三点弯曲梁进行冲击断裂实验,开展Ⅰ型扩展裂纹与不同直径圆孔缺陷相互作用实验研究。结果表明：冲击载荷下预制裂缝尖端焦散斑不断增大,圆孔缺陷左、右边缘应变片测点表现出竖直受压、水平受拉的应力状态。裂纹起裂后沿直线扩展,主要表现为Ⅰ型断裂。初始裂纹扩展速度和动态应力强度因子大小相似,变化趋势相近,应变片测点水平和竖直方向均表现出拉应力状态。初始裂纹与圆孔缺陷贯通时止裂,贯通瞬间应变片测点的水平和竖直拉应力均达最大值。随着圆孔缺陷直径增大,次生裂纹起裂速度和起裂韧度均变大,起裂难度增高。研究结果为揭示动荷载下含缺陷岩石断裂机理提供借鉴。     

真空计校准的数值处理及误差分析

文章介绍在真空校准系统上开展的副标准真空规与工作真空规的比对校准实验,用最小二乘法对实验数据进行分段拟合,得到了理想的拟合直线及其校准系数,精度估计表明这种处理是有效的,其结果具有较高的可信度,能够满足HT-7装置运行时真空测量的精度要求。     

数字动光弹性实验技术的研究与应用

采用激光和数字高速相机,建立了数字动光弹性实验系统。自行浇筑了环氧树脂光弹性平面模型材料,进行了简支梁三点冲击动光弹性实验。实验结果表明,数字动光弹性实验技术研究动态应力波的传播问题是可行的;落锤冲击动光弹性实验表明简支梁在受到冲击载荷作用时,在简支梁的支点处首先产生应力集中,随后在下部两支点的中间位置处出现较大的拉应力,这是三点冲击试验中裂纹起裂通常发生在两支点的中垂线上,并沿下边缘从下至上扩展的原因;随着动态应力波在模型内部的进一步平衡,简支梁模型内部的应力逐渐向"上压下拉"的静力平衡状态发生转变。     

一种用于测量混凝土试件温度应力的温度荷载施加方法

采用电热带缠绕混凝土试件的加热方法,设计了一种用于测量试件温度应力的温度荷载施加方法．混凝土试件为圆柱体,内部中心位置埋设混凝土应变计和温度传感器,电热带外侧用隔热保温性能良好的聚氨酯泡沫填缝剂密封．试验时把试件置于普通压力试验机的上下承压板之间,温度传感器控制升温幅度,压力传感器测定温度应力,内埋的混凝土应变计和外设的千分表测量试件的温度变形．试验结果表明,该方法能够给混凝土试件施加较为均匀的温度荷载,升温幅度可达70℃;与水浴、油浴等其他加热方法相比,该方法不仅结构简单、试件受热均匀,而且能在普通压力机上进行温度应力测定,为温度应力的试验研究提出了一条技术思路．     

岩体裂隙区全长黏结锚杆应变测试方法

受到裂隙岩体非连续变形以及全长黏结锚杆与黏结剂间复杂剪切作用的影响,裂隙区域的锚杆应变量值一直难以准确测量.通过3D打印制备全长黏结锚杆,并在杆体内、外侧分别粘贴应变片,利用单轴压缩试验获得了裂隙开裂过程全长黏结锚杆拉应变的演化规律.研究发现,外侧的应变片受黏结剂剪切变形影响较大,且当黏结剂塑性变形能力较强时,其测试结果易失真.而内部的应变片能准确获得杆体应变的全过程曲线.最后利用FLAC软件模拟裂隙处锚杆失效过程,验证了应变片不同粘贴方式对测试结果的影响,也进一步证明了杆体内粘贴应变片测试方法的可行性.     

基于ANSYS的某型飞机液压管路应力测试

为了优化液压管路应力测试,减少测点数量,提高测试准确度,提出在应力测试前用ANSYS对管路进行受力分析,试验后用试验数据进行模型修正。通过对管路进行三维建模,将模型导入ANSYS,分析管路振动时应力分布,根据受力情况确定传感器的安装位置。后将测得的数据修正模型参数,通过模型计算最大应力。通过ANSYS优化应力测试,减少了传感器布置的数量,提高了测试的准确度。