煤体恒定加载蠕变损伤实验的研究

为了得到恒定荷载作用下煤体蠕变损伤破坏规律,采用速率为0.2 kN/s的荷载控制加载方式,加载至15 kN后保持不变.监测和分析恒定荷载下煤体的轴向变形、径向变形和应变随时间的变化情况以及能量、幅值、撞击和声发射事件等声发射信息随时间的变化.结果表明：声发射信息随着煤体损伤状况的变化表现出不同的特征;声发射事件沿着轴力方向增加,主要集中在煤体内部中间部位;声发射事件产生的位置、速率,可以直观反映煤体表面裂隙在煤体内部发育状况和蠕变过程中裂隙扩展方向及速率,对分析煤体蠕变损伤状况和预测煤体蠕变破坏位置具有重要意义.     

不同加载路径下盐岩蠕变特性试验

为了研究加载路径对盐岩蠕变特性的影响,利用RLW-2000岩石流变试验机对盐岩试件进行了3种不同加载路径的蠕变试验,分析了盐岩在不同加载路径下的蠕变变形规律。结果表明,在恒围压、分级增加轴压加载路径下,随着轴向应力增加,盐岩瞬时应变、蠕变应变和蠕变速率均逐渐增大,衰减蠕变阶段持续的时间也逐渐延长;在恒轴压、分级卸围压加载路径下,当围压小于某个特定值时,围压的变化对盐岩蠕变特性产生一定的影响,当围压高于该值时,盐岩的蠕变特性似乎与围压无关,且从试验结果来看,该值应在4 MPa以上;在恒轴压、循环围压加载路径下,围压及其循环周期对盐岩蠕变特性的影响非常大,降围压阶段盐岩蠕变速率明显高于升围压阶段,且围压循环周期越小,降围压阶段蠕变速率与升围压阶段蠕变速率的比值越大,周期越大,该比值越小。     

力学实验加载条件的可视化研究

尝试应用可视化技术研究力学实验质量问题．利用微机彩色显示技术对实验得到的位移场数据进行了层次彩色表示，从而得到了全场等位移线来表征外界干扰对加载条件的影响．从理论和实验两方面应用等位移线分析了单向拉伸实验中经常存在的偏心问题，最后对用高精度云纹法测量的几个存在偏心现象的实验进行了分析．力学实验加载条件的可视化研究@赵兵@方如华     

力学实验加载条件的可视化研究

尝试应用可视化技术研究力学实验质量问题利用微机彩色显示技术对实验得到的位移场数据进行了层次彩色表示，从而得到了全场等位移线图，并提出用等位移线来表征外界干扰对加载条件的影响．从理论和实验两方面应用等位移线分析了单向拉伸实验中经常存在的偏心问题．最后对用高精度云纹法测量的几个存在偏心现在的实验进行了分析．     

加载条件下软砂岩声波传播特性实验研究

软砂岩是红层软岩乃至砂岩中工程力学性质较差的一类岩石,对其超声波传播特性实验研究无论对工程的快速勘察还是岩石特性的理论研究都具有重大意义。因此,实验研究以力学测试系统为基本平台,集成超声波测试系统,同步同向地采集了软砂岩单轴压缩过程中的力学和声学数据,据此讨论了压缩过程中软砂岩不同变形阶段的声波传播特性与应力、岩石内部裂隙发育的相关性及其相互作用机理。研究发现:1纵横波波速、振幅、波形和频谱都随应变表现出阶段性变化特征且与岩石所处的应力-应变阶段相对应;2纵波横波速度都与瞬时弹性模量(应力应变曲线斜率)正相关,振幅与应力正相关;3纵波对岩石内裂隙的闭合紧密程度较为敏感,而横波对岩石内的裂隙数量较为敏感;4通过纵横波波形和频谱对比分析,可以辨别岩石所处的应力应变阶段。     

不同加载条件下混凝土冻融循环能量特征

通过对冻融循环后的多组混凝土试样进行单轴压缩以及3点弯曲强度测定,从损伤和能量的角度分析了不同冻融循环次数下试样的破损特征以及能量耗散的变化特点,并由此分析了冻融环境下混凝土材料的损伤劣化机理.研究表明:单轴压缩试验条件下,试样断裂需要吸收外载做功产生的能量会随着冻融循环次数的增加而逐渐降低;3点弯曲试验条件下,试样断裂需要吸收能量较少,断裂能随着冻融循环次数的增加而显著降低.显著的能量耗散使得混凝土材料逐步损伤并最终形成宏观破裂而强度整体丧失,为深入研究冻融环境下混凝土材料的力学性能和断裂特征奠定了理论基础.     

不同蠕变条件下耐热钢焊接件的空洞损伤演化

针对两种马氏体耐热钢焊接接头(F92/Co3W2和Co3W2/Co3W2)在105~250 MPa和873~948 K条件下开展蠕变拉伸测试,利用Larson-Miller参数法外推不同温度下焊接接头服役100 000 h寿命对应的蠕变断裂许用应力,研究其在不同蠕变条件下的空洞损伤规律. 随着外加应力的降低,两种焊件的断裂位置、断裂模式及断裂机制均发生了转变,从位于母材的穿晶塑性断裂变为细晶热影响区的沿晶脆性断裂(即Ⅳ型断裂). 针对断口区域的空洞损伤变化规律的研究表明：(1) 当断裂模式由塑性断裂转变为脆性断裂时,断口附近空洞会出现突变,塑形断口空洞“个头大数量少”而脆性断口空洞“个头小数量多”;(2) 在相同断裂模式下,随蠕变应力的减小,空洞按照“尺寸变大、数量密度增大及面积分数增大”的规律变化;(3) Ⅳ型断口处空洞存在合并链接现象,其方向与应力方向垂直.     

不同加载条件下泡沫杆的冲击动力响应

基于一维非线性质量弹簧模型,研究了不同冲击加载条件下泡沫材料杆的冲击动力响应特性. 在保证初始冲量相同的条件下,对比讨论了矩形载荷、正弦载荷、三角形载荷和倒三角载荷作用下泡沫杆内弹塑性应力波的传播过程,以及杆的动态变形特征. 给出了不同载荷作用下的冲击应力增强因子和临界冲量. 研究结果确定了不同冲击加载条件下泡沫材料的动力响应特征,对不同工况下泡沫结构的动力学性能设计具有重要的理论指导意义.      

应力梯形波加载下的循环蠕变曲线函数

为了确定循环蠕变应变与有载时间的函数关系式,通过对高温合金蠕变试验曲线的分析,发现静蠕变寿命分数曲线遵循与加载应力的大小无关,与循环蠕变寿命分数曲线基本重合的规律,这规律显示了材料本身的蠕变特性。由这规律导出了静蠕变应变与循环蠕变应变之间的关系式,找到了由静蠕变函数确定循环蠕变函数的方法,该方法得到了DZ417G高温合金钢在870oC、梯形应力波加载下蠕变实验数据的支持。     

变加载方式灰岩蠕变试验研究

打破单轴压缩蠕变试验传统的加载方式,改变加载速率和荷载增量法进行单试件逐级增量加载。瞬时加载阶段的轴向应变有如下特征:第一阶段各级的轴向应变速率随荷载级别的增加而降低,且大于第二阶段和过渡阶段所有级别的轴向应变速率。岩石在整个蠕变试验过程中,瞬时应变以硬化机制占主导地位,蠕变应变时颗粒进行受力调整,且加载速率与受力调整时间呈负相关。基于经典的Nishihara模型,参考前人研究成果,建立了能同时体现瞬时蠕变、稳态蠕变和与损伤演化过程有关的加速蠕变三阶段的蠕变本构模型。     

不同应力水平下沥青砂蠕变模型实验对比

在40℃下进行了5种不同应力水平下的沥青砂单轴压缩蠕变实验,分别采用三参数固体、三参数流体、四参数同体、四参数流体和指数模型5种不同模型刻画沥青砂的单轴蠕变特征.根据最小二乘原理拟合模型参数,然后进行对比分析.结果表明:四参数流体模型拟合结果与实验值符合最好,更适合于描述沥青砂蠕变特性,其次为三参数同体模型.5种模型均反映了沥青砂试样的第二蠕变特征,四参数流体与三参数固体模型还能描述沥青砂的仞始蠕变特征,而指数模型能反映沥青砂试样的第三蠕变特征.     

不同测试条件下原油流变性实验研究

利用RV20旋转粘度计和原油渗流流变性测试仪，在不同条件下对4种脱气原油的流变性进行了测试。结果表明，用3种不同测试方法测得的原油视粘度明显不同；用旋转粘度计测试的视粘度最低；毛细管内的原油粘度次之；多孔介质内渗流时原油的视粘度最高。原油在多孔介质内渗流时，渗透率越低，原油视粘度越高，并且表现出非牛顿流体特性及存在着初始压力梯度。原油组分、试验温度、岩石孔隙结构等因素对原油的流变性影响最大，采用天然岩心测试地层条件下原油的流变性，其测试结果对油田开发才有指导意义。     

循环蠕变加载下疲劳裂纹扩展速率的探讨

根据循环蠕变加载下应力-应变迟滞徊线的周期性,提出了在一个循环周期内以应变能密度为损伤参量,并把材料的机械疲劳损伤和蠕变损伤统一处理的方法,以解决这两种损伤之间的交互作用问题;指出了在循环蠕变的加速现象中包含了这两种损伤之间的交互作用的效果;借助于等效杨氏模量概念,对静蠕变公式进行修正后用于循环蠕变的应变计算,进而对能量密度进行计算。然后参照单轴疲劳的研究过程,导出了循环蠕变加载下基于能量密度的疲劳裂纹扩展速率公式。     

不同测试条件下原油流变性实验研究

利用RV2 0旋转粘度计和原油渗流流变性测试仪 ,在不同条件下对 4种脱气原油的流变性进行了测试。结果表明 ,用 3种不同测试方法测得的原油视粘度明显不同 ;用旋转粘度计测试的视粘度最低 ;毛细管内的原油粘度次之 ;多孔介质内渗流时原油的视粘度最高。原油在多孔介质内渗流时 ,渗透率越低 ,原油视粘度越高 ,并且表现出非牛顿流体特性及存在着初始压力梯度。原油组分、试验温度、岩石孔隙结构等因素对原油的流变性影响最大 ,采用天然岩心测试地层条件下原油的流变性 ,其测试结果对油田开发才有指导意义     

高温下砂岩稳态蠕变规律的实验研究

在阶梯加载条件下对紫篷山砂岩进行了高温单轴压缩蠕变实验,利用参数变动法对砂岩稳态蠕变律常数进行了测定,同时,也对砂岩的稳态蠕变阶段进行了初步的研究。实验过程及结果表明,在实验的温压范围,即σ=8.6~77.8 MPa,T=20~500℃下,砂岩稳态蠕变率在10-10~10-9s-1之间,其随着温度和应力的增大而增大。温度越高,压力越大,砂岩的蠕变就越早进入稳态蠕变阶段。对砂岩稳态蠕变律常数的测定结果表明,在实验的温压范围内,应力指数n值表现出两段直线关系:应力σ在8.6~25.9 MPa之间时,应力指数n值在0.26~0.43之间;应力σ在25.9~77.8 MPa之间时,应力指数n值在0.61~0.82之间。应力指数n值有随着σ值的增大而增大的趋势。蠕变激活能QC值在0.05~3.796 k J/mol之间。当T在20~100℃之间时,T对QC的影响小。综合分析表明,在实验温压范围内,利用参数变动法对砂岩的蠕变激活能QC值进行测定有较大误差。在结构常数A的测定方面,ln A值均呈现负值,在-19.91~-14.59之间,这表明在实验的温压范围内,砂岩的微观结构、组分对稳态蠕变速率的影响是很小的。ln A值也存在着类似于应力指数n值的分段现象,表明了应力σ越大,砂岩的微观结构、组分对稳态蠕变速率的影响是越大。此外还对砂岩的弹性模量E进行了初步的研究。研究发现,弹性模量E随着应力的增大而增大,随着温度的增大而减小。     

可摘局部义齿不同加载条件下的三维有限元分析

为分析对比3种可摘局部义齿修复重建肯氏I类缺失牙列的生物力学效果,对中国力学虚拟人数据库中现有模型进行改建,以此为基础形成三臂卡环固位、RPI卡环固位和种植体支持的RPI卡环固位3种不同方案的几何及有限元模型,导入ABAQUS6.5 1完成相应有限元分析,采用垂直载荷和斜向载荷,较好地模拟了口腔咀嚼过程.分析结果表明,RPI卡环固位义齿对抗垂直载荷与斜向载荷能力均优于三臂卡环固位义齿;有种植体支持的RPI卡环固位义齿对抗斜向载荷能力优于无种植体支持的RPI卡环固位义齿.     

饱和软粘土不排水循环加载作用下蠕变特性的研究

为了探讨珠江三角洲的饱和软粘土在交通行车荷载作用下的变形特性,在K0固结状态下进行了一系列不排水的单向循环加载蠕变试验。研究表明：根据循环荷载的大小,饱和软粘土的累积变形可分为衰减型和破坏型;衰减型循环蠕变的累积应变速率与循环次数的关系可用幂函数来表示,引入相对偏应力水平参数,可考虑动偏应力、初始静偏力和围压的综合影响,累积应变速率与相对偏应力水平的关系可用指数函数来表示。基于流动理论,建立了珠江三角洲饱和软粘土的应变速率状态方程,该模型较好地表达了衰减型循环蠕变的应变速率—应力水平—循环次数关系。     

松木在不同条件下热解失重规律实验研究

针对松木在不同条件下热解的失重规律,用热重分析法对松木的热解失重过程进行了系统研究。分析了松木样品在不同升温速率(5、10、20、30℃/min)和不同温度(200、250、300、350、400℃)条件下恒温4h热解的实验结果,发现松木样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段组成,并且在相同条件下样品的质量对松木的热解过程有一定的影响。在恒温热解过程中,不同的恒温温度条件其失重曲线形态基本相似,但在200、250、400℃条件下恒温热解的热重曲线与300、350℃条件下恒温热解的热重曲线相比较较为平缓。研究结果,为研究松木的热解反应动力学模型及对其合理利用提供了一定的理论基础。     

分级卸荷条件下软土蠕变特性的试验研究

采用改进的普通三轴仪对武汉地区代表性的粉质粘土进行了室内固结排水分级卸荷蠕变试验.实验表明：固结时应力水平越高,最终蠕变变形越小;固结时应力水平越低,在相同偏应力作用下土体越容易破坏;土体的长期强度会增加土体的蠕变性质.在对试验数据进行分析的基础上,引入积分型的本构方程来描述软土在卸荷条件下的蠕变规律,利用最小二乘法原理对模型中的参数进行拟合,通过拟合结果与试验曲线的比较,表明了所建模型的正确性与合理性.