类木材料抗剪及抗拉强度的试验研究

类木材料是以植物纤维和氧化镁为主要原材料,通过加入由氯化镁、可溶性硫酸盐和磷酸盐、分析纯酒石酸制备的溶液拌和均匀后,经高压静置固化成形的无机胶凝人工集成材。为将这种材料应用到建筑结构中,本文通过21个短梁的抗剪试验和30个立方体试件的劈裂抗拉试验来测定其抗剪强度和抗拉强度。结果表明:材料的微观结构成絮状,化学晶体不能完全充填微孔隙;两种试件的破坏均较为突然,延性较差;短梁抗剪破坏时,试件中部出现竖向裂缝但开展缓慢,而剪切面裂缝迅速贯通试件;立方体试件劈裂受拉破坏时,在平行于垫条的侧面产生横向裂缝,破坏时竖向裂缝迅速贯通劈裂面;材料的密度测试值为1 314 kg/m~3,变异系数为0.042;材料的内孔隙或纤维的顺向排列对强度影响较大,抗剪强度测试值为3.86 MPa、变异系数为0.101,抗拉强度测试值为3.17 MPa、变异系数为0.078。     

超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究

为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0%~5%的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力-应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5%,其抗拉强度为8.50MPa,对应的应变为1 619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.     

混凝土随机损伤本构关系

结合破坏力学和统计力学的思想,研究了基于损伤随机演化观点的混凝土本构关系和混凝土受拉损伤发展随机演化规律。根据混凝土微细观材料破坏的声发射试验,确定了混凝土微单元破坏应变的随机分布特征。通过对混凝土受拉试件细观物理机制抽分析,揭示了混凝土轴心受拉应力－应变关系中的应力跌落现象,并建立了跌落后的应力表达式。     

普通混凝土基本力学性能标准试验方法的研究

本研究是为修订普通混凝土基本力学性能标准试验方法提供科学依据。本文论述了不同尺寸的试件以及测试时试件位置的不同对中方法对混凝土轴心抗压强度及静力受压弹性模量的影响,提出了测定混凝土轴心抗压强度及静力弹性模量时最优棱柱体试件尺寸,确定了简易的几何对中法,摒弃繁杂的物理对中,使静力弹性模量测试时间比旧方法缩短5/6。在抗拉强度方面介绍了环氧粘接直接拉伸法,此法较接近混凝土抗拉强度真值,精确度符合要求。同时论述轴心抗拉与劈拉之间的关系以及不同尺寸垫条对劈拉值的影响,并用光弹试验从理论上加以分析,为修订“标准”提供了可靠的科学依据。     

类木材料力学性能的初步试验研究

类木材料是以植物纤维和氧化镁为主要原材料的无机胶凝人工集成材料,辅以添加剂并拌和后经高压静置固化成形,具有较好的防火性能和防水性能。为将其应用于建筑承重结构,本文参考木材的现行力学性能试验标准,开展材料抗拉、抗压强度和抗弯性能(测定抗弯弹模和抗弯强度)的初步试验研究,三类试验各制作了30个试件,抗拉强度试验的有效数据为22个,抗压强度和抗弯性能试验分别获得28个有效数据。结果表明:材料的压缩变形较大、试件的抗拉和抗弯破坏几乎没有延性,植物纤维协同抗拉的能力较弱;在现行配比下,抗拉强度为4.7 MPa、抗压强度为24.1 MPa、抗弯强度为6.9 MPa、抗弯弹模为4119 N/mm~2;材料密度大体与常用木材相当,为1130 kg/m~3;应用于建筑承重构件,观感尺寸与混凝土构件相当,是工程应用可接受的。     

超高性能混凝土国内外研究进展

综合阐述了超高性能混凝土的配制技术、力学性能(抗压性能和抗拉性能)、构件受力性能与设计、耐久性。结果表明:为了使超高性能混凝土达高强的目的,须在降低水灰比的基础上提高堆积物的密实度。超高性能混凝土具有较高的抗拉性能;其轴心抗拉强度、劈裂抗拉强度与抗折强度分别多在3~15 MPa、4~40 MPa与10~48 MPa范围内;且抗折强度具有明显的尺寸效应。4倍钢筋直径为试验测定UHPC与高强钢筋之间粘结强度的合理埋长;且粘结强度取决于能够桥接任何由荷载作用产生的裂缝的钢纤维数量。对UHPC梁进行抗弯性能分析时,建议受拉区拉应力取0.25倍RPC抗拉强度,考虑RPC拉应力对正截面抗弯承载力的贡献。随着剪跨比的减小及配箍率、纵筋率、钢纤维体积率等的提高,RPC梁的抗剪承载力不断增大。大偏心受压下,纤维有效抵制了UHPFRC柱的拉伸开裂,使试件产生延性破坏。与普通混凝土相比,超高性能混凝土具有更强的耐久性能。     

混凝土受拉徐变中破坏时间与持荷应力关系研究

用轴心受拉混凝土试件,在标准条件下养护后进行了不同应力水平下轴心受拉徐变破坏试验,经过理论分析与数据处理,得到了混凝土轴心受拉条件下应力水平与徐变破坏时间的关系．利用此关系可以预估受拉条件下混凝土构件的寿命,确定混凝土构件在正常工作时的持荷应力水平     

热风铜钎焊炉热处理后不锈钢力学性能试验研究

为了研究国产奥氏体 S30408不锈钢桥面芯板的材料力学性能及其本构关系,开展了多种不锈钢试件室温单向拉伸试验研究.考虑试件厚度、取向和热风升降温处理等因素,共设计了 12组共 60个拉伸试件,得到不锈钢试件的名义应力-应变曲线及初始弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数等参数,揭示了厚度和取向对不锈钢试件力学性能...     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

冻融循环作用下混凝土的受拉本构特征

为了得出冻融循环作用下混凝土受拉应力-应变关系曲线上升段方程,对经过0,25,50,75,100,125次冻融循环的4个不同强度等级的普通混凝土抗拉试块进行了试验研究,结合现有普通混凝土受拉本构关系,建立了冻融循环次数、混凝土等级与混凝土受拉本构特征的关系.试验结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受拉应力-应变关系...     

超高性能混凝土单轴受压本构关系

为研究超高性能混凝土的单轴受压本构关系,分析比较了不同文献提出的超高性能混凝土单轴受压本构方程的异同,建议了统一的超高性能混凝土单轴受压本构方程形式.基于超高性能混凝土单轴受压试验数据,拟合得到计算峰值压应变和弹性模量的经验公式,并提出了超高性能混凝土单轴受压应力-应变曲线上升段参数的计算公式.结果表明:采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中提供的本构方程形式计算超高性能混凝土的单轴受压应力-应变关系是可行的;轴心抗压强度在80~150 MPa范围内,当轴心抗压强度相同时,圆柱体试件对应的峰值压应变较棱柱体高5.0×10~(-4)~7.5×10~(-4),且轴心抗压强度越高两者差异越大;所提的峰值压应变、弹性模量计算公式和应力-应变曲线上升段参数计算公式具有较高的准确性和可靠性,可用于超高性能混凝土结构的工程设计.     

重组竹的力学性能试验

为了了解重组竹的破坏机理及应力—应变关系,对碳化与非碳化重组竹进行了单轴方向的拉、压试验,确定了碳化和非碳化两种材料的顺纹抗拉、抗压强度及弹性模量。试验结果显示:重组竹顺纹拉伸应力—应变呈线性关系;重组竹顺纹压缩应力—应变关系则经历了弹性阶段、弹塑性阶段与塑性破坏阶段;2种材料的抗拉强度均大于抗压强度;碳化重组竹的拉伸和压缩试验都表现出材料的脆性性质,破坏无预兆;非碳化试件达到极限受压承载力后并未立即破坏,仍保持一定的承载能力;且碳化后的重组竹弹性模量与强度均小于非碳化重组竹。     

一种橡胶材料的大变形分析

对于橡胶材料,高玉臣在1990年和1997年分别提出两个本构关系,一个是将应力偏量与静水应力分离,另一个是将拉应力与压应力分离.本文提出了一种简单的橡胶材料本构关系,通过对立方体单元的典型大变形分析,揭示了这类材料的大变形特征并得出了对材料常数的限制条件.     

超高性能混凝土配合比设计及其受拉性能

基于最大堆积密度理论,研究超高性能混凝土(UHPC)的配合比设计方法.采用修正的AndreasenAndersen法计算石英砂级配,通过密度试验确定水泥和硅灰的相对质量分数;根据单一变量试配试验确定砂胶质量比、水胶质量比和纤维体积分数,综合考虑抗压强度和工作性能2个因素确定最佳配合比.按最佳配合比制作立方体试件和轴心受拉试件,进行受压和单轴拉伸力学性能试验,研究UHPC受压和单轴受拉力学性能以及纤维体积分数对UHPC单轴受拉力学性能的影响.结果表明:按照最佳配合比制备的UHPC,其抗压强度为116.64~134.85MPa,抗拉强度为4.761~8.504MPa;随着纤维体积分数的增加,抗拉强度和韧性都大幅提高,试件也由脆性破坏转变为韧性破坏.研究成果可以为UHPC在国内的推广应用提供一定参考.     

铁磁材料磁通量变化与应力关系的磁力学模型

采用建筑钢材建造的工程结构,在其服役期内将不可避免地产生一些损伤,从而影响结构的内力分布规律,导致其部分应力可能超限,引起局部失效,严重者将使整个结构倒塌.为了直接测试这类结构的应力状态,从而确保这类结构的安全性,提出了钢材等铁磁材料基于磁力耦合效应的全磁通应力磁性无损检测法,即通过测试材料的全磁通量来测试材料的应力状态.根据铁磁材料磁特性的应力敏感这一特性,以圆形铁磁试件为研究对象,采用能量最小理论,推导了圆形铁磁试件磁感应强度同拉应力之间的相关关系方程,建立了其磁通量增量与拉应力关系的磁力学模型.该磁力学模型表明,铁磁试件在外加磁场和外加应力的共同作用下,其磁通量的变化量随拉应力的增大而增大,且与外加应力呈现出线性关系.所提磁力本构模型可为全磁通直力检测技术奠定基础,具有较好的理论意义和实用价值.     

基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构关系

高温下材料的本构关系和时间相关,可以由高温等时应力-应变曲线表示。对P91钢分别进行高温(600℃)短时拉伸实验,高温蠕变100、500和900 h实验之后的高温短时拉伸实验,以及完整的蠕变断裂实验。结果表明:用高温等时应力-应变曲线描述P91钢高温蠕变损伤后的本构关系极为保守。由此,引入寿命分数参数定义材料的高温蠕变损伤,获得了P91钢发生高温蠕变损伤后材料抗拉强度与蠕变损伤的关系,修正了高温等时应力-应变曲线,建立了基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构方程。     

不同厚度充填体-围岩组合体力学性质及损伤本构

为探究充填体厚度变化对充填体-围岩组合体力学性能的影响规律,开展了5种不同厚度充填体-围岩组合体试件单轴压缩试验,结合数字散斑技术对试件破坏模式的变化进行分析,建立考虑峰后应变软化阶段的分段式损伤本构模型对全过程应力—应变关系进行描述。分析结果表明,充填体厚度变化对组合试件力学性能与破坏模式影响显著。随着充填体厚度由0 mm增加至100 mm,试件峰值强度由94.6 MPa呈指数关系下降至10.1 MPa、峰值应变由0.30下降至0.06,弹性模量呈先下降后上升变化趋势;利用数字散斑技术分析发现,随着充填体厚度增加,破坏模式逐渐由脆性剪切破坏过渡为拉剪复合破坏,最终发展为由充填体内部发生 X 型剪切破坏而引起的拉伸劈裂破坏;通过改变分段式损伤本构模型的分布参数与修正系数,可较好的表征不同充填体厚度试件的全过程应力—应变曲线,利用文献[26]数据进行验证,发现模型适用性较好;充填体厚度越大,由充填体存在而引起的试样初始损伤越大,达到峰值应变时,损伤变量 D未达到1,试件延性破坏特征越明显,破坏后残余强度越高。     

拉应力对6N01铝合金蠕变时效组织与性能的影响

采用单轴蠕变拉伸试验研究6N01铝合金蠕变时效后组织与性能的变化规律,并结合金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的组织分析与维氏硬度、室温拉伸的力学性能分析,研究蠕变过程中加载的拉应力对6N01铝合金组织与性能的影响。研究结果表明:在180℃/6 h的蠕变时效条件下,加载60 MPa拉应力的试样室温拉伸抗拉强度最大,为341.6 MPa;蠕变时效处理时,加载应力小于60 MPa的试样抗拉强度略比加载应力为60 MPa的试样抗拉强度低;当加载拉应力大于60 MPa时,合金抗拉强度明显下降;当加载拉应力超过60 MPa时,会引起铝基体中析出相粗化,甚至析出相的分布出现应力位向效应,导致合金性能各向异性严重,综合性能变差。     

早期混凝土轴心受拉试件的制作

针对早期混凝土的特点,利用自行设计制作的混凝土轴心受拉试件,成功解决了实验中试件对中困难、应力集中和黏结力小等问题,得出了理想的早期混凝土轴心受拉应力-变形全曲线.结果表明:该试件应用于混凝土轴心受拉实验是可行的,对同类型的实验具有一定的参考价值.     

钢纤维高强混凝土的抗折强度

在２１组抗折试件和２组轴心抗拉试件，共计６３个试件的试验基础上，对钢纤维高强混凝土的抗裂能进行了分析研究。着重讨论了不同钢纤维掺量、不同钢纤维种类、不同截面尺寸和不同截面类型等因素对抗折强度的影响，以及各因素与抗折强度的关系。为制订钢纤维高强混凝土结构设计规范中有关抗折强度部分提供依据。