脆性材料压剪断裂方向影响因素的宏细观分析

从物理学中摩擦力和固体力学应力状态的概念出发,讨论了脆性材料受压剪断时断裂面上摩擦力的存在性;基于脆性材料压剪宏观断裂形式和细观断裂机理,分析了影响脆性材料压剪断裂的主要因素.分析结果表明,脆性材料单压剪断时,起裂点上断裂面沿最大切应力方向,而试验中观察到宏观剪切面倾角大于45°.主要原因是,试验中试件端面附近存在摩擦...     

脉冲载荷影响岩石动态断裂韧性的有限元分析

依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圆盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力学有限元计算,系统的分析了加载脉冲上升沿对岩石类材料动态断裂韧度测试的影响。通过比较中心裂纹圆盘试件动态应力强度因子的近场解和远场解,依据有限元分析结果确定动载荷脉冲上升沿时间对岩石动态应力强度因子的影响,从而选择合理的时间值。     

基于广义最大周向应变准则的断裂特性研究

裂纹尖端应力场的非奇异性常数项（T应力）对脆性或准脆性材料的断裂特性及裂尖塑性区的形状和大小都有显著的影响。为了探究T应力对脆性或准脆性材料I~II复合型断裂特性的影响规律,基于先前研究中提出的计及T应力影响的广义最大周向应变准则进一步讨论了T应力、裂纹尖端的临界距离r₀和泊松比ν对中心裂纹圆盘试件的裂纹扩展路径以及临界应力强度因子的影响规律,并利用该准则对基于中心裂纹圆盘试件的断裂试验结果进行了有效评估。结果表明：与传统的最大周向应变准则相比,中心裂纹圆盘试件中由于负T应力的存在,会使得裂纹开裂角的绝对值减小,同时使得临界应力强度因子（断裂韧度）的值增加。考虑了T应力影响的广义最大周向应变准则能很好的对试验结果进行预测;并且在纯II型时,基于广义最大周向应变准则的理论预测值比基于广义最大周向应力准则的理论预测值更接近试验值。     

单颗粒杂质位置与圆盘试件单轴劈裂抗拉强度相关性研究

运用PFC3D颗粒流模型对单颗粒杂质位置与圆盘试件单轴劈裂抗拉强度的相关性进行了研究。对比分析了均质与含单颗粒杂质圆盘在巴西试验过程中的应力状态及破坏形态,揭示了杂质颗粒位置的不同对巴西圆盘抗拉强度实验结果的影响规律。结果表明,杂质颗粒可使抗拉强度减小,杂质颗粒位于加压轴线垂直方向的直径上时,距圆盘中心水平距离越近,对抗拉强度影响越大;杂质颗粒位于加压轴线上时,距圆盘中心距离越远,对抗拉强度的影响越大;杂质颗粒所处位置不同会导致试件发生不同形态特征的破坏。通过多次含有杂质圆盘单轴抗拉实验结果综合分析,得出了含杂质圆盘单轴抗拉强度实验结果的修正系数公式。     

混凝土材料动态间接拉伸试验的数值模拟

文章采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对冲击荷载作用下的半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)实验和巴西圆盘(Brazilian disc,BD)实验进行了数值模拟;试样分别采用线弹性和混凝土Holmquist-JohnsonCook(HJC)动态本构2种模型,对2种动态间接拉伸试验中沿用静态线弹性理论计算抗拉强度的误差进行了分析。模拟结果表明:当SCB实验弧形垫块角度α在15°~25°,试样直边加载支座间距L与试样直径D的比值L/D在0.6~0.8,圆棒垫条半径r在0.004~0.006m范围内,BD实验弧形垫块角度β在18°~24°范围内,2种实验方法用静态弹性理论计算动态抗拉强度的最大误差均不超过9.8%,且2种本构模型模拟结果的误差不超过2%;冲击载荷作用下,SCB实验中试样起裂点始终为直边中点,而BD实验中试样起裂点不固定;在相同的加载情况下,SCB实验中试样的最大拉应力与最大压应力的比值显著大于BD实验,因此SCB实验更适合混凝土等脆性材料动态间接抗拉强度的测量。     

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.     

谈脆性材料单向压缩破坏的原因

脆性材料单向压缩破坏的原因,“力学与实践”杂志1987年第4期曾经戴文提出:是由于“最大伸长线变形”引起的。因为混疑土,砂浆铸铁等脆性材料,在受压破坏时其破裂面与受力方向呈45°角,这是因为在承压面上有摩擦力存在,受压试件已不是单向受压,该破坏是由于最大拉应力引起的。若在承压面上没有摩擦力存在,即实现单向受压,则破裂面就与受力方向平行。因此,根据上述资料从宏观上可以说明,脆性材料单向受压破坏的原因,是由于最大伸长线变形。     

受压矩形截面柱截面核心的确定

建筑工程中的受压构件抗拉强度等远低于抗压强度，偏心受压构件工作时常会出现拉应力而破坏，截面核心的存在可以避免拉应力的出现。     

岩石SHPB劈裂分析理论研究

为了分析岩石在冲击载荷下的动态劈裂破坏情况,通过分析巴西圆盘在动态劈裂和静态劈裂时表面应力分布均匀化的相似性,可以将静态劈裂时的弹性理论应用到动态劈裂当中,得到巴西圆盘在动态劈裂下的动态抗拉强度、动态抗压强度、应变率和应变的计算公式.应用三维非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟巴西圆盘在分离式霍布金逊压杆实验装置上受冲击时动态劈裂的整个实验过程.基于动态抗拉强度公式和动态抗压强度公式,对试件的实际拉应力曲线与计算拉应力曲线进行对比,以及对实际压应力曲线与计算压应力曲线进行对比,通过对比曲线的相互吻合性证明数值模型适用于对岩石冲击劈裂破坏性质的研究.通过分析试样表面的应力均匀化过程以及试样表面对心压缩轴线上拉应力方向的应力分布情况,得出试样在对心压缩轴线表面上的破坏顺序是由从两个冲击端部向中心发展的;通过分析试样沿对心压缩轴线所切剖面上的拉应力分布,得出试样在厚度方向上的破坏顺序是由表面向内部发展的.     

用电模拟实验法求解对径受压圆盘

本文用该法求得了对径受压圆盘的实验解，与圆盘理论解基本吻合．     

易碎型钨合金动态拉伸强度测试方法研究

研究钢管在爆炸加载条件下绝热剪切带的作用,结果表明绝热剪切带是在钢管动态膨胀过程中形成的,并在钢管破碎时成为断裂的通道,充当“预制”的作用,并用透射电镜观察了破片内绝热剪切带的精细结构,绝热剪切带中心是等轴晶组织,这是动态再结晶的结果。带内发生动态再结晶表明绝热温升已经很高,它的软化作用使其成为钢管破碎时的断裂通道。     

金属壳雷管径向破片速度计算及测试

研究了金属壳雷管径向破片速度理论最大值的计算方法,根据能量守恒定律和金属壳雷管的基本数据及一些基本假设推导了金属壳雷管径向破片速度变化的计算公式。设计了一套简单易行的测试系统,对金属壳雷管径向破片速度进行了测试,测试结果和理论计算值比较吻合,对误差进行了分析,得出了金属壳雷管径向破片速度随飞行距离变化的规律,这对研究雷管的安全生产具有实际意义。     

蠕变损伤强度理论新准则

在理论推证和试验的基础上，建立了一种崭新的蠕变损伤强度理论，引入了一个新的强度指标，即材料的极限有效损伤应力强度。实验证明它较之传统强度理论中的屈服极限或强度极限更具有合理性，实验测定结果的稳定性更好。     

热塑型聚氨酯弹性体的极限断裂强发动力学模型理论

本文提出了一种等速拉伸下聚氨酯极限断裂强度动力学模型理论,它从聚氨酯大形变弹性理论出发,将单向拉伸应力-应变关系同应力集中链的断链动力学方程相结合,推导出了应力集中链的断链动力学方程,积分和化简后得到了极限断裂强度同断裂伸长,链结构参数和测试条件(温度和拉伸速率)间的定量关系式。在实验上又分别考虑了W_k,_(ns)、T和k_λ~·等对极限断裂力学性能的影响。并以大量实验数据对理论进行了验证,得到理论同实验较好地一致。成功地把聚氨酯网络结构同极限断裂力学性能联系起来,为预测聚氨酯极限断裂力学性能和建立它们的破裂包络线提供了理论基础。     

爆破应力波中远区破岩作用分析

应用断裂与损伤力学理论，分析了爆破应力波远区破岩作用机理认为爆破应力波在远区的破坏效应是基于该区域内局部岩体强度和断裂韧度降低，使衰减后的弱应力波作用强度仍可能大于该点处的岩石极限强度所致。提出岩石损伤与缺陷的存在，会产生应力集中或放大效应的依据，并阐述爆破应力波作用下远区原生裂纹扩展的理论分析，给出了基于岩石损伤的裂纹扩展长度估算模型。     

复杂应力状态下砌体匀质化RVE数值模拟分析

针对无筋砌体力学性能研究,基于匀质化理论,利用二次开发的有限元分析软件,考虑砌体RVE各边的应变状态,建立周期性边界条件,对砌体RVE匀质化过程中RVE单轴、双轴、三轴以及剪压复杂应力条件下的力学响应进行了数值模拟分析,得到了各状态下的应力应变曲线.分析结果表明,在受压状态下,砌体RVE受压应力应变曲线表现出一定塑性,并且双轴、三轴受压状态下RVE强度高于单轴受压;拉-压状态下,砌体RVE受拉应力应变曲线表现出材料脆性特性;拉-压-剪状态下,砌体RVE强度受剪压比、拉剪比影响,这些都很好地反映了无筋砌体的细观力学特性.     

工程结构裂纹监测技术

针对工程结构裂纹的产生和扩展原因,介绍了不同材料的裂纹监测技术,指出了基于传统方法的裂纹监测技术的缺陷和不足。在此基础上,着重分析了基于电子散斑干涉技术的结构裂纹监测技术的原理和应用。该技术用CCD相机将被测物体上的图像记录下来,并传输到计算机图像分析系统中进行存储和分析,经过图像处理和模式识别可以清楚地得到裂纹的图像,从而获得裂纹的各个参数;该技术可以实现对脆性材料和准脆性材料微小裂纹及裂纹尖端附近应力的监测。     

钢丝编织高压胶管的力学性能及破坏强度

应用连续介质力学有限变形基本理论和超弹性理论,建立钢丝编织胶管的多层圆筒模型,得到了胶管变形和应力分布与内压的关系,分析了胶管的变形、应力分布和破坏强度等力学性能,并且讨论了钢丝层的弹性模量、胶管的轴向伸长等材料或几何因素对其变形、应力分布和破坏强度的影响.     

基于SMP准则的改进剑桥模型及其在基坑工程中应用

基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下会处于三轴拉伸状态，剑桥模型采用的扩展von Mises准则将高估土体的三轴拉伸强度，因此利用变换应力法将剑桥模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态，改进后的剑桥模型采用SMP准则能较好地反映基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性，预测的坑底隆起变形比较可靠。     

利用应力、强度模型确定安全系数

提出一种通过可靠性分析计算安全系数的方法,它不仅适用于应力、强度正态分布,也适应于应力、强度非正态分布,但必须利用应力、强度的分布干涉理论,将分布曲线干涉部分转化为等值的正态分布,通过举例,进一步说明该方法适合于压力容器的设计。