高塑性土蠕变破坏的新模型

提出一个新的表征高塑性土蠕变破坏的模型。基于常规三轴试验得到土的归一化特征曲线和三轴蠕变试验得到n值应力水平曲线后,可以预测任何应力水平下的蠕变破坏时间;并得出如下结论:土体存在一条归一化特征曲线来表征其直到峰值应力前的应力应变行为,该曲线能辅助确认蠕变试验中的峰值应力和临界应变;模型在双对数轴上是一条直线,其斜率为n值;且不同应力水平下n值基本相同,n值可被认为是土的黏土指标;任何应力水平下土体都可能蠕变破坏,只是所需的时间长短不同,土体蠕变破坏的依据是蠕变累积应变超过临界应变。     

软岩蠕变特性的数值分析

为了对高应力条件下岩石的变形特性进行准确的预测和预报,根据软岩蠕变特征,基于伯格(M-K)蠕变模型,考虑材料的粘弹性应力偏量特性与弹塑性体积变化特性,假定粘弹性和塑性应变分量经串联方式共同作用,建立了软岩蠕变特性的数值模型,并对Ⅴ类围岩的蠕变特性进行了数值模拟。结果表明,在高应力条件下,蠕变使围岩变形加剧,且蠕变变形随主应力差的增加而增大。     

单裂隙类岩石强度特性及蠕变模型的实验研究

采用相似材料制作出单裂隙类岩石试件,对单裂隙类岩石试件进行单轴、三轴实验研究。结果表明:(1)单裂隙类岩石试件在单轴压缩下,峰值强度随角度的增加而显著增强;(2)单裂隙类岩石试件在三轴作用下,由于围压作用,试件的峰值强度与单轴压缩的峰值强度呈现不同趋势。当在低围压状态下,峰值强度趋势和单轴压缩下相同;而在高围压状态下,45°裂隙试件的峰值强度最低。通过对比高低围压的应力应变曲线发现围压对45°裂隙的影响最大;(3)通过单裂隙试件的单轴、三轴和围压卸载实验,发现稳态蠕变率都具有相同的趋势:稳态蠕变率随角度的增加先增加后减小,完整试件的稳态蠕变率最低;(4)采用实验法对单裂隙试件的蠕变曲线进行拟合,提出一种适合单裂隙类岩石材料蠕变特性蠕变方程。     

深井冻结壁粘弹塑性力学分析

通过大量的冻结粘土单轴蠕变试验,获得了单轴应力状态下的蠕变曲线及其参数.根据材料在弹性条件下单轴和三轴条件下的应力强度和应变强度关系,建立了三向应力状态下冻土的蠕变本构方程;分析了粘弹塑性冻结壁应力状态及塑性区的扩展规律,推导了不同区域冻结壁应力场和位移场的计算公式,探讨了防止冻结管断裂的措施.     

从三参数固体模型来理解高聚物的粘弹性

为了更好的理解高聚物的粘弹性.通过三参数固体模型的几何构型来推导其运动微分方程,利用其微分方程分析此模型的应力松弛过程、蠕变过程、以及反映弹性和粘性相结合的应力松弛时间和蠕变推迟时间.利用微分方程不同情况下的解,分析了应力松弛过程和蠕变过程.结果表明这种三参数固体模型能够很好的描述聚合物的力学性能.     

土石坝心墙沥青混凝土三轴蠕变试验研究

沥青混凝土作为粘弹性材料，在外力作用下将产生很大的蠕变．土石坝沥青混凝土心墙在自重或外力作用下也将产生较大的蠕变，这将直接影响沥青混凝土心墙的受力形式与内应力的大小．基于三轴蠕变试验，对三峡工程茅坪溪土石坝心墙沥青混凝土材料的蠕变特性进行了研究、试验结果表明，用本文的三轴蠕变试验方法进行的试验，可较好的反映心墙工作状态下真实的蠕变状态．另外，用粘弹性的Burgers模型来描述该心墙沥青混凝土材料的蠕变特性，试验曲线和理论曲线能够很好的吻合．     

采用分数阶导数描述胶凝原油的流变模型

提出了采用分数阶导数的新流变模型理论来描述胶凝原油蠕变特性和动态粘弹特性的方法.由Maxwell体和分数阶导数的类Kelvin体组合建立了类Burgers体流变模型,并推导得到了分数阶导数类Burgers体的蠕变柔量表达式.试验验证了该模型能精确描述胶凝原油的蠕变过程,而经典的标准粘弹性固体模型和粘弹性流体模型都不能很好地拟合蠕变试验曲线.试验还验证了分数阶导数的类Kelvin体和类标准线性体都能精确描述胶凝原油的动态粘弹性能,而经典的标准粘弹性固体模型同样也不能很好地拟合动态粘弹试验曲线.     

高聚物长时标力学行为的预测──（Ⅶ）不同剪切应力水平对PVC长时标尺寸稳定性和使用寿命的依赖性

采用前文高聚物长时标力学行为的研究［１～３．７］所推导出的高聚物蠕变柔量（Ｄ）与推迟时间系数（β）、特征时间（ｔ０）之间的定量关系式和ｔ０与应力（σ）的关系式，分析了ＰＶＣ在不同拉伸和剪切应力水平下的蠕变数据，得到了β和ｔ０值，并验证了ｔ０与σ成线性关系，提出了从不同拉伸和剪切应力水平下短时标蠕变测试来预测高聚物长时标尺寸稳定性和使用寿命方法，具有重要学术意义和使用价值．     

一种[011]取向镍基单晶合金的蠕变断裂

研究了[011]取向的镍基单晶高温合金在750~980℃温度范围和200~680 MPa应力下的蠕变断裂特征。在扫描电镜上对各种实验状态下的蠕变断口和纵向剖面进行了详细观察。研究发现：在低温750℃和中温870℃不同初始蠕变应力条件下,枝晶间区亚晶界处不规则γ＇/γ界面是裂纹主要萌生场所,这些已萌生的裂纹在与外加应力轴垂直的(011)面上沿＜110＞和＜100＞两个方向扩展;980℃不同初始应力条件下,裂纹主要在合金中显微疏松孔洞处萌生,沿与外应力轴垂直的方向扩展。观察750℃和870℃不同应力状态蠕变试样的纵向剖面,对亚晶界区不规则γ＇相面积分数的测量和计算表明,用面积分数表征该合金[011]取向在中低温状态下的蠕变损伤程度是可行的。     

基于 Z 参数和可靠度的蠕变损伤模型

基于Z参数和可靠性评估研究了蠕变损伤,提出利用Robinson法则评估的蠕变损伤与可靠度密切相关.对5Cr-0.5Mo和HK40两种材料蠕变断裂数据的分析表明:由于蠕变数据的偏差可用Z参数来表征,且Z参数服从正态分布,可以把可靠度和蠕变损伤关联起来.给出了两种材料在不同可靠度下的损伤程度,并与实际服役管段的数据进行了比较.结果表明,在一定温度和应力下,可靠度越大,蠕变损伤积累值也就越大.而且,不同服役时间的实验数据点和预测的损伤积累线吻合较好.     

甘肃天水泥岩压缩蠕变特性试验及模型研究

甘肃天水地区黄土-岩质滑坡和岩质滑坡分布面积较广,数量较多,且滑面多处于泥岩中。为了进一步探究软岩的蠕变特性,了解滑坡变形破坏的本质,采用YSJ—01—00岩石三轴压缩蠕变试验仪对天然状态下的甘肃天水泥岩进行了分级加载条件下的三轴压缩蠕变试验,得到了泥岩的蠕变全过程曲线、不同应力水平下的应变-时间曲线和长期强度。通过对其蠕变特性进行分析,提出了一种改进的西原模型和模型的破坏判据,并利用改进的西原模型对泥岩压缩蠕变曲线进行拟合,获得了泥岩的蠕变参数,推导出蠕变破坏的时间。分析结果表明,改进的西原模型能够较好地描述泥岩的蠕变规律,特别是加速蠕变阶段,这有利于滑坡临滑预报的研究,对甘肃地区黄土-岩质滑坡、岩质滑坡和其他软岩研究等具有重要的科研意义和工程意义。     

9Cr-1Mo耐热钢蠕变过程中可动位错演化行为表征

采用X射线衍射技术表征了9Cr-1Mo耐热钢在600℃,165MPa条件下蠕变过程中的可动位错演化行为。通过持久和间断试验制备不同蠕变状态的试样,利用XRD试验数据,结合Williamson-Hall方程量化表征了不同蠕变状态下的可动位错密度。结果表明:随着蠕变过程的进行,9Cr-1Mo耐热钢内部可动位错密度呈现出先下降、后保持稳定的变化趋势,从而为深入探索耐热钢在蠕变过程中的组织演化行为提供了有效的借鉴。     

一种软岩流变模型

为了描述工程软岩的复杂流变特性,提出了2种非线性元件——蠕变体(CYJ体)和裂隙塑性体(L体).并将它们和描述衰减蠕变特性的开尔文体(K体)、描述瞬弹性的虎克体(H体)及圣文南体(S体)相结合,得到了一种新的复合流变力学模型,并推导了其流变本构方程;讨论了该复合模型在恒应力条件下的蠕变特性及恒加载速率下的流变效应.研究结果表明:该模型不但能描述软岩在低应力时的弹性和粘弹性(稳定蠕变),而且能描述软岩在较高应力时的弹性、塑性、粘弹性和粘塑性(不稳定蠕变).     

高聚物长时标力学行为的预测──（VI）PMMA试样的尺寸稳定性和寿命预测值与其实测值的对比

蠕变破坏是高分子材料在工程使用中所遇到急需解决的问题，因此，从高聚物的短时标蠕变测试预测其长时标蠕变行为的研究具有重要的实际意义，文章基于前两报导出的高聚物蠕变柔量（Ｄ）同老化时间（ｔ＿α）、推迟时间系数（β）和特征时间（ｔ＿０）之间的关系式，分析了聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）的蠕变实验数据，得到了其在不同应力水平和不同老化时间的蠕变断裂寿命（ｔ＿ｆ）和力学行为（ε＿ｆ）的预测值，与其实测值符合得很好．实验证明，该方法在较大应力范围内和较宽老化时间范围内都是确切和可行的．     

磁性测量的高温蠕变状态参数化表征

为了对服役构件的蠕变损伤进行快速准确评估,利用磁滞回线检测技术,对9Cr-1Mo钢在620℃、145MPa条件下的不同蠕变损伤状态进行参数化表征,探讨了磁性参数矫顽力(HC)和剩磁(Mr)随蠕变时间的变化规律。在此基础上,对蠕变损伤试样进行金相观察,研究了不同蠕变状态下9Cr-1Mo钢的微观组织演化过程。结果表明:矫顽力和剩磁与9Cr-1Mo钢蠕变损伤过程中的位错,碳氮化物与析出相的演化有密切的关系,从而进一步说明磁滞回线检测技术在9Cr-1Mo钢蠕变状态及寿命预测研究中具有重要意义。     

基于一种新型蠕变试验仪的沥青蠕变性能

目的研究温度和应力水平对不同种类沥青蠕变性能的影响规律,促进黏弹性理论及其试验设备与方法在沥青试验测试中的应用.方法利用一种新型蠕变试验仪研究温度和应力水平对5种沥青蠕变总应变、蠕变回复率和蠕变劲度的影响.结果相同应力水平下,随着温度的升高5种沥青的蠕变总应变不断增大,蠕变回复率逐渐减小,蠕变劲度不断减小;20℃较低应力水平下,蠕变总应变与应力水平近似成直线关系,多数沥青的蠕变回复率随着应力水平的增加不断减小,各应力水平下的蠕变劲度曲线基本相同.结论添加SBS和橡胶粉改性剂可以有效减小沥青的总应变,并且提高弹性变形的比例,老化过程可以很大程度的改变沥青的蠕变性能,添加再生剂可以恢复沥青的黏弹性质;在双对数坐标轴下,5种沥青的蠕变劲度与时间具有比较好的线性关系,幂函数能够很好地表征沥青蠕变劲度与时间的关系.     

采用分数阶导数描述胶凝原油的流变模型

提出了采用分数阶导数的新流变模型理论来描述胶凝原油蠕变特性和动态粘弹特性的方法.由Maxwell体和分数阶导数的类Kelvin体组合建立了类Burgers体流变模型,并推导得到了分数阶导数类Burgers体的蠕变柔量表达式.试验验证了该模型能精确描述胶凝原油的蠕变过程,而经典的标准粘弹性固体模型和粘弹性流体模型都不能很好地拟合蠕变试验曲线.试验还验证了分数阶导数的类Kelvin体和类标准线性体都能精确描述胶凝原油的动态粘弹性能,而经典的标准粘弹性固体模型同样也不能很好地拟合动态粘弹试验曲线.     

高聚物长时标力学行为的预测 (Ⅱ)物理老化对环氧树脂长时标力学行为和使用寿命的依赖性

用统计力学和老化反应动力学相结合的方法,求得了高聚物应力松弛模量和蠕变柔量同老化时间(t_q)、松弛时间和推迟时间系数(α和β)和特征时间(t_0)之间的定量关系式,分析了环氧树脂的应力松弛和蠕变实验数据,得到了它们的松弛时间和推迟时间系数(α和β)和特征时间(t_0)值及t_0对t_a的依赖性,建立了统一组合直线,分析了老化时间对长时标力学行为(尺寸稳定和负荷可载性)的依赖性。通过应力松弛和蠕变性能测试,成功地把无外力作用下物理老化、化学老化同有力作用下物理化学老化结合起来。并建议一种从主组合直线外推来预测环氧树脂长时标力学行为方法。     

熔铸盘疲劳蠕变交互作用第一类断裂特征图(疲劳蠕变交互作用之二)

本文目的是建立大型熔铸涡轮盘的疲劳蠕变交互作用下的第一类断裂特征图,为此先测定了恒最大应力下的高温疲劳蠕变断裂寿命曲线,称为FC—N_f曲线,它们既不同于纯疲劳的S—N曲线,又不同于纯蠕变断裂曲线,而是二者的综合。根据寿命对应力的不同依赖关系可以把曲线分成F、C与FC三区。根据断裂机构的理论分析与断口观察,又存在着五个不同断裂机构区。在宏观与微观分析相结合的基础上建立了第一类断裂特征图。它提供了关于断裂机构与寿命资料。据此讨论交互作用的几种特征。采用竞争模型与积累模型可以表示疲劳蠕变交互作用的本质。     

缺口对GH33A合金在复杂应力条件下力学行为的影响——高温合金力学冶金(11)

本文研究了缺口对GH33A合金在高温低周疲劳及劳疲/蠕变交互作用下的力学行为。结果表明:缺口使GH33A合金低周疲劳寿命缩短,其缩短的程度随缺口尖锐程度的增加而加剧。低周疲劳高应力时,保载时间的作用引入了蠕变分量,促使低周疲劳寿命Nf降低。在低周疲劳固定最大应力,改变最小应力而造成蠕变/疲劳交互作用情况下,其断裂寿命在一定条件下具有最大值,断裂机制可由纯疲劳断裂逐步转化为纯蠕变断裂,其程度主要决定于蠕变应力(或疲劳应力)分量所占比例的大小。