击实黏土Ⅰ型断裂韧度测试新方法研究

为研究击实黏性土断裂韧度,研制了土体断裂韧度测试新仪器,通过新仪器对黏性土进行了断裂韧度测试,讨论了试验方法的合理性;并结合前人的研究成果探讨了土体断裂韧度与抗拉强度之间的关系。结果表明,击实黏性土中的裂缝扩展规律符合线弹性断裂特性,可采用线弹性断裂理论对其进行研究;击实黏性土断裂韧度与抗拉强度之间存在线性关系;但土体颗粒性质、颗粒机配、试样含水量、试验方法等均对土体断裂韧度有影响,需进行更深入的研究。     

颗粒尺寸对岩石抗拉强度和断裂韧度影响的数值模拟

选取三种粒径(平均尺寸1.02,2.12,3 mm)花岗岩试样,利用自主开发的岩石破裂过程数值计算软件(RFPA-DIP细观版),进行带缺口试样三点弯曲试验.利用虚裂纹模型描述岩石试样达到峰值载荷前的断裂过程区,引入双线性应力分布模型,将试样内部平均颗粒尺寸与虚裂纹模型建立起联系,通过数值模拟可分别计算出不同颗粒尺寸花岗岩的抗拉强度和断裂韧度.通过引入分形维数概念来表达不同颗粒尺寸花岗岩试样内部颗粒分布的特征,得到结论:颗粒尺寸与分维值呈反比例关系,分维值较小的花岗岩试样其抗拉强度和断裂韧度相对较小.     

岩石三点弯曲圆梁断裂韧度KIC的测试研究

用两种3点弯曲圆梁(分别具有人字形切槽和直切槽)测定了一种重庆灰岩的断裂韧度K。测试结果表明:前者比后者在防止过载,避免裂纹扩展偏斜,考虑非线性修正等方面有若干优点,但测试值的尺寸效应尚有待解决。     

砾粒掺入对黏土断裂韧度的影响

以探究土体断裂韧度特性为目的,采用改进后的标准三点弯曲试验,消除了自重对试验结果的影响,在掺入不同含量和不同粒径大小的砾粒的情况下,制备相同含水率、干密度和初始裂缝的试样,测试其断裂韧度的变化以及观察裂缝扩展规律.结果表明:当掺入砂砾含量在0%~20%的时候,断裂韧度随着砂砾含量的增高而逐渐降低;当掺入砂砾的粒径在2~40mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其断裂韧度随着掺入粒径的增加而增加;当掺入砂砾的粒径在0.75~2mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其粒径大小对断裂韧度值没有明显影响;掺入颗粒的粒径大小会影响裂缝的扩展方向和发育数量,与掺入粗砾的试样相比较,掺入细砂的试样在裂缝区域更易于出现细小的网状裂纹,而掺入粗砾试样中的裂缝在扩展过程中更容易出现弯折现象.     

岩石断裂韧度测试技术研究

提出了在Instron电液伺服控制试验机上进行岩石断裂韧度测试的一种新的测试技术和方法．对控制中的应变通道作了有效的扩展改进，从而可成功地同时获得试样上3个点的位移信号（2个加载点位移LPDⅠ，LPDⅡ以及裂纹嘴张开位移CMOD），文中所提出的V型切口三点弯曲、短棒拉伸测试装置以及多功能岩石加工机成功地解决了岩石断裂试样制备中的难题．试验表明，本文提出的测试技术和研制的加工测试装置不但具有很高的精度，而且也非常方便、经济和有效．特别适用于岩石、混凝土和陶瓷材料的断裂韧度测试和研究．     

原状冻土Ⅰ型断裂韧度KIc试验研究

针对原状冻土没有被扰动、土体内在微细观结构没有发生变化的特点，给出了试样制备与加工、初始裂纹预制及采用着色法测量裂纹尺寸的新方法．通过对当地土质进行分层冻胀量的观测，得出了不同埋深处冻胀量、冻深与时间的关系，并以此来严格控制试样制作及试验时的温度，以保证试验时试样的温度变化与实际相同深度冻土层温度变化一致．利用改造后的试验装置得到原状冻土Ⅰ型断裂韧度KIc值，说明了该试验方法是可行的．     

10Cr9Mo1NVbN耐热钢的动态断裂韧度研究

采用自制的仪器化冲击试验机,研究了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢在７７－９２３Ｋ的冲击韧度和动态断裂韧度。结果表明：在１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢下平台温度范围内,缺口试样冲击能量的绝大部分用于裂纹萌生;在韧脆转变区及上平台范围内,裂纹扩展消耗大量的能量,断口的形貌观察证实了这一点。采用带预制疲劳裂纹的夏比冲击试样的示波冲击试验,可以测量材料的动态断裂韧度,并且它比冲击韧度能更敏感地反映材料脆性断裂趋势     

水岩作用下砂岩断裂韧度及抗拉强度的试验研究

为了解在考虑时间效应的水岩作用下砂岩Ⅰ型断裂韧度、抗拉强度的变化规律及其相关性,选取三峡库区库水变幅带砂岩为研究对象,设计紧凑的实验方案,对周期性饱水-风干循环状态和长期饱水状态下的砂岩试样开展了三点弯曲断裂韧度试验和劈裂抗拉强度试验.试验结果表明:在水岩作用下,砂岩的断裂韧度和抗拉强度软化效应明显,且随着浸泡时间的增加,软化效应呈先增大后稳定的趋势.同时,在同一周期内砂岩试样的断裂韧度和抗拉强度有相近的软化系数,契合岩石的抗拉强度和断裂韧度存在较好的相关性.最后通过数据拟合得到了砂岩断裂韧度与抗拉强度的相关关系,拟合相关性较高,并通过与试验数据的比较,验证了公式的可行性.研究成果对水岩作用下砂岩断裂韧度与抗拉强度的相关性有一定的参考价值,为通过砂岩抗拉强度预测估算断裂韧度提供了便利,同时也可为其他类型岩石的相关研究提供参考.     

钢筋混凝土构件的断裂韧度

本文对带裂纹的钢筋混凝土构件进行了断裂力学分析,并通过试验和有限元计算得到了含裂纹钢筋混凝土构件中KIc的尺寸效应和s/w(跨高比)值对KIc值的影响等问题进行了研究.在测试中还成功地应用了声发射测试技术监测裂纹的临界扩展点.     

试件形式对混凝土失稳韧度KunIC的影响

为了确定用三点弯曲梁和楔入劈拉两种形式试件所测的混凝土失稳韧度KunIC是否相同以及有多大差异,从两种形式试件KunIC的比值入手,对二者失稳韧度的关系进行了分析.结果表明,当试件的混凝土材料相同、高度也相同时,用三点弯曲梁和楔入劈拉试件测得的混凝土失稳韧度差异甚小.     

试件形式对混凝土失稳韧度KIC^un的影响

为了确定用三点弯曲梁和楔入劈拉两种形式试件所测的混凝土失稳韧度KIunC是否相同以及有多大差异,从两种形式试件KIuCn的比值入手,对二者失稳韧度的关系进行了分析.结果表明,当试件的混凝土材料相同、高度也相同时,用三点弯曲梁和楔入劈拉试件测得的混凝土失稳韧度差异甚小.     

引发陶瓷裂纹测量断裂韧度的新方法

以单边切口梁法ＳＥＮＢ（ｓｉｎｇｌｅｅｄｇｅｎｏｔｃｈｅｄｂｅａｍ）测量材料的断裂韧度ＫＩＣ为基础，用静态膨胀的方法ＳＥＳＢ（ｓｉｎｇｌｅｅｄｇｅｓｔａｔｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｂｅｎｄ）预制陶瓷等脆性材料的原生裂纹，代替一般常用的机械切口，再用三点弯曲法测试其ＫＩＣ值。根据一系列实验研究结果，对膨胀法的基本原理、试件的选择、表面质量的要求、裂纹预制及测量都作了叙述。最后将所测出的ＫＩＣ值与用ＳＥＮＢ法所求结果进行比较，得出较为满意的结果。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

云纹干涉法运用于高温材料断裂韧度测试的研究

将云纹干涉法与常规方法进行比较。运用云纹干涉法非接触性特点分别测试了材料常温与高温下断裂韧度值,说明云纹干涉法运用于材料断裂韧度测试中是可行的。     

10Cr9Mo1VNbN耐热钢的动态断裂韧度研究

采用自制的仪器化冲击试验机，研究了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢在７７～９２３Ｋ的冲击韧度和动态断裂韧度．结果表明：在１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢下平台温度范围内，缺口试样冲击能量的绝大部分用于裂纹萌生；在韧脆转变区及上平台范围内，裂纹扩展消耗大量的能量，断口的形貌观察证实了这一点．采用带预制疲劳裂纹的夏比冲击试样的示波冲击试验，可以测量材料的动态断裂韧度，并且它比冲击韧度能更敏感地反映材料脆性断裂趋势．动态断裂韧度值的变化与延伸带宽度、启裂区宽度和启裂区内韧窝尺寸有相同的趋势     

原状冻土I型断裂韧度KIc试验研究

针对原状冻土没有被扰动、土体内在微细观结构没有发生变化的特点,给出了试样制备与加工、初始裂纹预制及采用着色法测量裂纹尺寸的新方法.通过对当地土质进行分层冻胀量的观测,得出了不同埋深处冻胀量、冻深与时间的关系,并以此来严格控制试样制作及试验时的温度,以保证试验时试样的温度变化与实际相同深度冻土层温度变化一致.利用改造后的试验装置得到原状冻土I型断裂韧度KIc值,说明了该试验方法是可行的.     

三点弯曲单试样测定高强高韧钢断裂韧度JIC的柔度方法

针对金属材料延性断裂韧度ＪＩＣ测试中存在的测试手续繁杂，消耗材料多等问题，根据试样在加载过程中裂纹扩展，柔度增加的原理，导出新的Ｊ积分与柔度Ｃ的关系，通过加载卸载法计算出柔度Ｃｉ，     

岩石动态断裂韧度温度相关性的实验研究

利用CCCD-SHPB(Central Cracked Circular Disk-Split Hopkinson Pressure Bar)试验系统对花岗岩试件实施同一加载速率、不同温度下的纯I加载试验,进而研究环境温度对岩石类材料动态断裂性能的影响。实验过程中控制加载脉冲,使得测试试件的加载速率基本一致,测得不同温度下试件两端平均载荷P珔随时间的变化关系,将最大P珔max代入中心裂纹圆盘应力强度因子K I公式,获得不同温度下中心裂纹巴西圆盘岩石试件的动态断裂韧度K Id。测试结果表明,温度处于10~100℃时,花岗岩动态断裂韧度K Id随着温度的升高逐步下降,近似呈线性关系。     

三点弯曲梁法研究混凝土断裂能及其试件尺寸影响

采用不同体积、厚度、跨度、高度４个系列计１４组最大尺寸为２４００ｍｉｎ×６００ｍｍ×６００ｍｍ的三点弯曲切口梁试件测试了混凝土断裂能ＧＦ．结果表明，断裂能有随试件体积的增大而增大、随试件跨度增大而减小的趋势。当试件厚度大于２００ｍｍ后，断裂能与试件厚度无关。随试件高度的增大，断裂能也随之增大．因此，混凝土断裂能同断裂韧度ＫＩＣ－样存在着明显的尺寸效应现象，其变化规律也基本一致．     

基于塑性力学新方法的Ⅰ型裂纹弹塑性研究

基于李铀教授提出的理论体系,利用ANSYS对纯Ⅰ型弹塑性裂纹问题进行有限元分析,得到裂纹尖端应力场,结合实验数据得出用应力强度因子表示的2A12、Q460C和LC4几种金属材料的纯Ⅰ型弹塑性断裂临界值,并初步验证了这些断裂韧度的准确性和适用性.