偏高岭土对水泥土应力-应变特性影响分析

为了研究山西偏高岭土对水泥土应力-应变曲线的影响,采用无侧限抗压强度试验对不同偏高岭土掺量、不同龄期水泥土的应力-应变特征影响规律进行分析。试验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,水泥土峰值应力先增加后减小,当掺量为3%时,峰值应力达到最大;随着抗压强度的增加,极限应变总体呈减小趋势,变形模量呈线性增加。     

新型岩石相似材料物理力学参数影响因素的试验研究

运用岩石力学、单因素分析法等理论与方法,通过制作以砂子、石蜡、油等原料的相似材料试件,开展了不同冲击次数、骨料粒径、油含量试件力学性质测试试验。试验结果表明:在石蜡砂子质量之比、油含量等因素一定时,冲击次数为7次、5次、3次,其峰值分别为0.180,0.142,0.123 MPa,冲击次数多的试件抗压强度高于冲击次数少的。骨料粒径为:0.2~0.3,0.3~0.45,0.45~0.9 mm,其峰值分别为0.079,0.114,0.145 MPa,骨料粒径大的试件的抗压强度总是高于骨料粒径小的。油含量为0,10,20 m L,其峰值分别为0.197,0.124,0.108 MPa,油含量大的试件抗压强度低于油含量少的。试件的抗压强度随着冲击次数的不断增大,均随之增大;随着骨料粒径不断增大,均随之增大;随着油含量的不断增加,均随之减小。这些研究成果对相似材料模拟试验具有一定意义。     

玻璃纤维增强塑料布约束混凝土圆柱尺寸效应

对3根玻璃纤维增强塑料(GFRP)布约束钢筋混凝土圆柱和3根未约束钢筋混凝土圆柱的试件进行了试验,并且对15个模拟试件进行了有限元分析,探究了不同体积配置率对轴心受压下GFRP布约束钢筋混凝土圆柱力学性能的影响规律。研究结果表明:钢筋混凝土圆柱的尺寸越大,其极限抗压强度和极限应变越小,GFRP布约束大尺寸试件的效果越显著;但随着GFRP布体积配置率的增大,大尺寸试件的极限抗压强度降低幅度比小尺寸试件有所减小,并且体积配置率的增加对尺寸效应有所改善。当体积配置率达到0.139时,试件的极限抗压强度的提高幅度有所减弱。对于相似试件,GFRP布体积配置率建议选用0.104较为经济实用。     

花岗岩多次高温水冷热冲击后力学试验

为了研究多次高温水冷产生的热冲击作用对花岗岩力学性能、开裂特征的影响,将花岗岩在300℃高温下进行不同循环次数的高温水冷热冲击处理,并对处理后的花岗岩分别开展静态压缩试验与静态巴西劈裂试验,测试其相关力学参数的变化.结果表明:①随着循环热冲击次数的增加,花岗岩的抗压强度、抗拉强度都呈现下降趋势,且抗压强度与抗拉强度之间存在线性函数关系,根据拟合公式,可以较好地预测花岗岩的强度变化特征.②花岗岩的压缩弹性模量、变形模量经过15次循环热冲击后,分别下降了25.18％、35.20％;拉伸弹性模量下降了46.76％,采用多项式拟合结果较好.③随着循环热冲击次数的增加,花岗岩延性增加,表现为单轴压缩应力-应变曲线形式从塑-弹性形式向塑-弹-塑性形式过渡;巴西劈裂试验应力-应变曲线基本分为压密阶段、弹性变形阶段和峰后破坏3个阶段.④花岗岩单轴压缩破裂模式从竖向劈裂破坏逐渐向锥形剪切破坏过渡,破坏角度逐渐减小.可见循环高温水冷热冲击对花岗岩力学性能的劣化具有较大的影响.     

冲击荷载作用下软硬互层类岩石力学特性

基于三峡库区砂泥岩互层岩体的实测数据,采用相似材料以分层浇筑的方法制作软硬互层类岩石试样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,探究不同冲击速度下,不同厚度比和岩层组合方式岩样的应力波传播特性、力学性能、能量耗散特征及分形特征。研究结果表明：受波阻抗匹配效果影响,透射波率随着硬岩体积占比增大而增大;透射波率越大的岩样,其破碎时的耗散能密度越大;随着冲击速度增大,各岩样透射波率先增大后减小,动态抗压强度呈近线性增长的规律,其破坏程度逐渐加剧;在冲击荷载作用下,强度较大的类砂岩在层间面力作用下易产生沿加载方向的张拉破坏,而强度较小的类泥岩易产生与沿加载方向呈一定倾角的剪切破坏;互层岩石软岩体积占比越大,其碎块分形维数随耗散能密度增加而增加的趋势越缓。对于互层岩体的破岩施工,应选在软岩体积占比多、硬岩在外表层且交界面数量少的位置,并根据软硬岩占比情况,应该选择合适的炸药量或掘进速度,以达到更好的破岩效果。     

用GM屈服准则解析薄壁筒和球壳的极限载荷

首次将GM(几何中线)屈服准则应用于内压薄壁圆筒和球壳的塑性极限分析,获得了解析解.薄壁筒和球壳极限载荷均为壁厚、内径及材料屈服极限的函数.屈服极限越高、壁厚越大,内径越小,极限载荷越大.与Mises准则、双剪应力准则(TSS)和Tresca准则相比,GM准则解居于TSS和Tresca解之间且靠近Mises解,恰好对应误差三角形中线.按GM准则计算的极限载荷随厚径比的增加而线性增加.     

不同水泥掺量下非饱和固化淤泥力学特性试验研究

为明晰非饱和固化淤泥的强度特性,通过不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水试验、无侧限抗压强度试验,探讨了水泥掺量、基质吸力和净围压对非饱和固化淤泥强度特性的影响.试验结果表明:固化淤泥的土-水特征曲线在基质吸力小于进气值时饱和度变化并不明显,而基质吸力大于进气值时,随着基质吸力的增大,固化淤泥的饱和度降低,低水泥掺量固化淤泥的土-水特征曲线位于高水泥掺量固化淤泥土-水特征曲线的下方;水泥掺量100 kg/m³固化淤泥的应力-应变曲线表现为应变硬化,剪切时表现为体缩,而水泥掺量200、300 kg/m³固化淤泥的应力-应变曲线均表现为应变软化,水泥掺量越高、净围压越小,应变软化趋势越明显.非饱和固化淤泥的无侧限抗压强度和抗剪强度与水泥掺量和基质吸力有关,水泥掺量越高、基质吸力越大,无侧限抗压强度和抗剪强度越大.不同水泥掺量和基质吸力条件下抗剪强度和无侧限抗压强度之间存在良好的线性关系.     

热冲击对以RDX为基的压装PBX炸药装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX为基的压装PBX炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

炭质泥岩填料静止侧压力系数试验研究

为了查明密实度、含水率、颗粒级配的改变对炭质泥岩填料作用于路堤结构物上的静止土压力大小的影响,本文研究了干密度、含水率、颗粒级配对炭质泥岩填料的静止侧压力系数的特性影响,采用GJY型K_0固结仪进行炭质泥岩填料的静止侧压力系数试验.设置4种干密度,5种含水率,5种颗粒级配探究炭质泥岩填料的静止侧压力系数的变化规律.研究结果表明:炭质泥岩填料的干密度越大,竖向变形越小,静止侧压力系数越小.随着含水率的增加,静止侧压力系数先减小后增大,其中含水率为6%时静止侧压力系数最小,随着颗粒级配的增加,静止侧压力系数也是先减小后增大,其中颗粒级配3的静止侧压力系数最小.研究结果可为以炭质泥岩作为填料的工程提供一定参考依据.     

Z-pin增强复合材料T型接头拉伸数值模拟与参数分析

利用内聚力模型建立了Z-pin增强复合材料T型接头拉伸破坏过程的数值分析模型,并对Z-pin的分布进行参数分析.通过Z-pin桥联试验得到Z-pin拔出的位移-载荷曲线,再将该曲线转化为Z-pin所在区域的界面单元属性,从而模拟Z-pin对T型接头性能的增强效果.通过静力拉伸试验验证了该模型的可靠性.在此基础上分析了不同Z-pin分布对T型接头拉伸性能的影响,结果表明:Z-pin列距越小则拉脱载荷及极限位移越大,Z-pin行距的变化对结构承载能力影响较小,而Z-pin与中轴面的距离增大会使拉脱载荷呈线性减小的变化趋势.     

MY准则解析部分均布载荷下简支圆板极限载荷

用平均屈服(MY)准则,对在部分均布载荷作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得了极限载荷的解析解.与Tresca,Mises屈服准则预测的极限载荷比较表明,MY屈服准则预测的极限载荷介于Tresca解和Mises解之间,且随着载荷施加半径Rl的增加,三解的差别减小.极限载荷与载荷施加半径Rl,圆板半径R以及板厚h之间的变化关系为:极限载荷随着Rl和R的增加而减小,随着h的增加而增加.     

热冲击对以黑索金(RDX)为基的压装塑胶炸药(PBX)装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX(黑索金)为基的压装PBX(高聚物黏结炸药)炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X(聚黑铝-X)炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

Ti6Al4V合金的纳米硬度载荷依赖性实验研究

采用原位纳米测试系统对氮离子注入前后的Ti6Al4V合金试样进行纳米压痕实验,研究材料纳米硬度的载荷相关性和尺寸效应,及其在纳米尺度下材料的塑性变形过程。结果表明:纳米硬度具有明显的载荷相关性,在临界载荷Fc以下,随着载荷的增加纳米硬度呈线性增加;在临界载荷Fc以上,随着载荷的增加纳米硬度呈非线性减小,并稳定在一个值上。此外,纳米硬度随着压入深度的增加而减小,并且Ti6Al4V合金的纳米硬度极限载荷FH和稳定纳米硬度Hs分别为550μN和5.6GPa,而经过氮离子注入后的Ti6Al4V合金的纳米硬度极限载荷FH和稳定纳米硬度Hs分别提高到700μN和6.7 GPa。     

聚乙烯泡沫塑料的静态压缩性能研究

研究了聚乙烯泡沫塑料在静态压缩状态下，不同密度、不同压缩厚度、不同压缩次数所表现出的相似或相异的应力一应变曲线．结果表明，通过对不同密度的聚乙烯泡沫塑料的实验分析，可以发现相同应变时，密度越大应力越大；相同应力时，密度越小，应变越大；厚度不同的2种试样的应力-应变曲线并无明显差异．     

基于改进S-VECD模型的沥青胶浆疲劳寿命预估

为了分析沥青结合料和填料体积分数对沥青胶浆疲劳特性的影响,研究沥青胶浆应力-应变、材料完整性系数与强度损伤演化关系,计算沥青胶浆的疲劳作用次数,采用石灰石磨细矿粉、SK90和KL70基质沥青,分别制备4种不同填料体积分数的沥青胶浆。基于黏弹性连续损伤理论和疲劳破坏准则,建立了线性振幅扫描(LAS)试验沥青胶浆疲劳寿命预估模型(S-VECD),利用有限测试结果,预测在给定的加载历史中材料的损伤演化及疲劳寿命。同时,对沥青胶浆进行温度-频率扫描,根据时间-温度叠加原理和CAM模型,建立动态剪切模量主曲线,计算双对数坐标轴下频率-模量主曲线斜率和移位因子,作为疲劳寿命预估模型的输入参数。研究结果表明:填料的加入使沥青胶浆LAS应力-应变曲线峰值宽度减小,胶浆的应变依赖性增加;沥青胶浆的最大允许应变随填料体积分数增大呈现先增加后减小的趋势,且存在最佳体积分数;随着填料体积分数的增加,强度损伤参数S与材料完整性系数C~*曲线斜率的绝对值增大,材料破坏速度加快;在相同的温度和测试频率下,随着填料体积分数的增加,沥青胶浆的疲劳寿命减小;在相同的填料体积分数下,基质沥青的疲劳寿命越大,其对应的沥青胶浆疲劳寿命也越大;沥青与填料之间相互作用系数越大,沥青胶浆疲劳性能越好。     

1961-2013年东北区域极端气温的变化特征

为研究东北地区极端气温变化规律,利用1961-2013年最高、最低气温资料,采用线性趋势分析方法,从时间变化、空间分布、发展趋势、指数强度方面对极端气温指数绝对及相对变化的影响等角度分析了我国东北区域极端气温事件的变化规律。结果表明：东北区域冷指数减小,暖指数增大,指数强度越大,其绝对变化越小而相对变化越大;高强度极端气温对温度变化的贡献大于低强度极端气温;高强度极端气温指数变化率增加幅度大于低强度指数,冬季各指数变化率最大;结冰日数、冷昼日数和暖昼日数变化率在东北区域的南北两侧较大;研究时段内,夏季日数、炎热夜数、暖昼日数和暖夜日数增加的幅度不断增大;霜冻日数、结冰日数、冷昼日数和冷夜日数减少的变化率先增大后减小。     

冻融条件下矩形板式天然橡胶支座轴压性能

为研究矩形板式天然橡胶支座在不同冻融循环次数情况下的轴压性能,利用冻融试验箱,首先对5个试件分别进行25次、50次、75次、100次和150次高低温交变冻融循环,然后对冻融循环后的试件进行轴压性能试验,对试验后的试件外观、极限承载力、极限抗压强度、竖向刚度和抗压弹性模量进行对比分析.实验结果表明:随着冻融循环次数的增多,矩形板式天然橡胶支座试件的变形越大,橡胶层开裂现象越严重,极限抗压强度和抗压弹性模量下降越快.利用试验结果和最小二乘法给出的极限抗压强度及抗压弹性模量的衰减模型基本符合指数函数规律.     

冲击载荷下不同有效长度扭矩轴的扭转特性

为研究扭矩轴的有效长度和载荷对其扭转特性的影响,应用ANSYS Workbench有限元软件,当扭矩轴的卸荷槽尺寸不变、有效长度967~267 mm和载荷瞬态冲击时间0.005~0.100 s时,分析扭矩轴扭转过程的静力学和瞬态动力学特性。结果表明:在不同瞬态冲击时间下,扭矩轴的切应力变化与弹塑性变形过程存在明显差异;扭矩轴有效长度越小,切应力越大;当瞬态冲击时间为0.005 s时,切应力的平均变化率为5.6 MPa/dm,瞬态冲击时间越短,切应力越大且梯度变化越大,呈现非线性特征;当有效长度为267 mm时,0.005 s切应力最大变化大于27 MPa。该研究可为扭矩轴的结构设计提供参考依据。     

含粗骨料超高性能混凝土力学性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大,前期成本高等问题,通过在UHPC体系中掺入粗骨料,用河砂代替石英砂,成功制备了具有优异力学性能的含粗骨料UHPC,并通过试验研究了粗骨料掺量以及钢纤维几何参数对含粗骨料UHPC力学性能的影响.结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC抗压强度先增加后下降,静力受压弹性模量几乎呈线性增加;粗骨料掺量为0~400kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度变化较小,粗骨料掺量为400~800kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度明显下降;随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC弯拉荷载-挠度曲线变化明显,弯曲韧性明显下降,但均存在应变硬化过程;随着钢纤维长度增加,UHPC的抗压强度、抗弯拉强度以及弯曲韧性均增加,但是静力受压弹性模量和初裂强度变化较小.     

上海冻结软土的单轴抗压强度试验

对两种典型的上海饱和冻结软土进行单轴无侧限抗压强度试验,在温度为-20,-10,-5 ℃和加载速率为1×10-3,3×10-4,5×10-5s-1的条件下,共进行了2组18个土样的试验.通过对试验数据的分析,得出饱和冻结软土的单轴抗压强度受温度、应变速率、含水量及干密度等因素的影响规律：(1) 抗压强度随应变速率的增加以幂函数的形式增大;(2) 抗压强度随温度的降低线性增大;(3) 在相同的应变速率及温度条件下,含水量越大,冻结软土的抗压强度越大,干密度越大,抗压强度越小,得出抗压强度与温度、应变速率关系的幂函数模型参数;(4)弹性模量随加载速率对数的增加呈幂函数形式增加,随温度的升高线性降低.