基于拉压差异的沥青混合料强度与疲劳特性

【目的】探究沥青混合料的拉压差异力学特性。【方法】开展了典型沥青混合料直接拉伸和四点弯曲强度及疲劳试验,基于材料拉压模量差异特性推导并得到了区别于传统四点弯曲梁的真实四点弯曲强度计算公式,分析了传统四点弯曲、真实四点弯曲及直接拉伸应力状态下强度、疲劳寿命及模量衰变规律。【结果】真实四点弯曲强度约为传统四点弯曲强度的80%,在相同加载速率下,不同应力状态强度中直接拉伸强度最小,且其对加载速率的敏感性亦最低;在相同应力水平下,直接拉伸疲劳寿命最小,但在相同真实应力比下直接拉伸疲劳寿命最大,真实四点弯曲疲劳寿命约为传统四点弯曲疲劳寿命的46%;真实四点弯曲疲劳试验的模量衰变速率远小于直接拉伸模量衰变速率,且破坏时前者的模量衰减幅度更小。【结论】材料的拉压差异特性对其力学参数的测试结果及变化规律影响显著,研究成果可为考虑拉压差异的沥青路面结构设计参数取值提供参考。     

摩擦型混凝土纯拉伸夹具

众所周知,混凝土纯拉伸试验比较难以进行。目前采用的∞字形,束腰形和预埋钢筋等试件的拉伸试验往往都有扭矩和偏心矩存在,并且试件都是一次性破环,不能做到一件多用,所以大多数试验室常采用弯曲试验或劈裂抗拉试验代替直接拉伸试验。但是,弯曲抗拉强度和劈裂抗拉强度都只是一个相对值,不能代表材料的真实抗拉强度。而且,试件在弯曲过程中只在跨中有最大的弯矩,可材料最薄弱点不一定在跨中,同时弯曲中性面的位置也会随材料拉压强度比的不同而移动;在劈裂试验中,劈裂抗拉强度又受劈裂点状态的严重影响。这些现象都不可避免地使测量结果出现误差。采用摩擦型纯拉伸夹具进行的直接拉伸试验则有效地避免了上述现象。     

纤维金属3维复合材料力学性能研究

研究不同排列方式的纤维金属3维复合材料在不同方向上的力学性能和失效模式,对复合材料试样进行拉伸试验、三点弯曲试验及静态压入试验.拉伸试验表明[0°/0°]排列的复合材料在纤维方向上具有最高的拉伸模量、屈服强度及拉伸强度,而在垂直于纤维方向上具有很低的力学性能.[0°/90°]排列的复合材料由于其仅一侧纤维受拉,其力学性能相对较弱,且变形模式表现为试样的弯曲变形.[0°/0°]和[0°/90°]两种方式排列的复合材料的拉伸剪切性能差别较小.弯曲试验表明[0°/0°]排列方式的复合材料在纤维方向上的抗弯能力最高.静态压入试验表明,[0°/0°]和[0°/90°]的复合板具有近似的抗压入破坏能力.试样破坏模式显示,纤维金属3维复合材料未出现界面失效等结构性破坏,具有优良的界面强度.      

材料成形性能研究

同一种材料在不同的成形工艺条件下其成形性能各不相同,本文通过弯曲、拉伸、热疲劳、热成形、超塑成形及光学显微试验等试验方法,分析了几种典型金属材料在不同温度下成形性能的高低,从而确定其合理的成形参数。     

灰铸铁抗拉强度测量方法比较

采用灰铸铁材料进行圆环劈裂试验、扭转试验、四点弯曲试验和直接拉伸试验,得到上述4种抗拉强度测量方法的结果比值约为2.87∶1.33∶1.17∶1。四点弯曲试验的测量结果与直接拉伸试验结果接近。结合文献中的试验数据,发现铸铁、岩石、混凝土等不同脆性材料的间接拉伸试验结果与直接拉伸试验结果比值相近,于是可给出带修正系数的通用间接测量抗拉强度公式。有限元分析表明,间接拉伸试验中试件断裂面上不是均匀应力,当断裂面的小部分单元达到应力极限时只产生微观裂纹,并没有发生整体破坏,当断裂面上大部分单元都达到应力极限时才会丧失承载能力,发生宏观破坏,这可能是导致不同测量方法结果不一致的原因。     

应力梯度对混凝土极限拉伸值的影响

本文通过轴拉、弯曲以及偏心受拉的对比试验,论证了混凝土的极限拉伸值随应力梯度增大而增大的规律,并用Weibull理论进行了定量分析.通过大试件(弯曲、轴拉)与小试件(弯曲、轴拉)的对比试验和理论分析,对小试件的试验结果能否适用于大体积混凝土进行了肯定的论证.考虑大坝温度应力的实际分布.建议将轴向拉伸试件测得的极限拉伸值乘以系数(1.23～1.35)作为设计采用.     

钢/FRP复合板的力学性能

对由高强钢DP980和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴制成钢/纤维增强复合材料(FRP)复合板,在拉伸、弯曲和压缩条件下进行了力学性能试验研究。通过单向拉伸、单向压缩和三点弯曲试验,获得了包含不同FRP种类、纤维方向的钢/FRP复合板的承载–位移关系。与单一高强钢板DP980比较,钢/FRP复合板具有更高的刚度、承载能力以及抗屈曲失稳能力。粘贴300 g碳纤维单向布的钢/FRP复合板在拉伸、压缩及弯曲条件下最大载荷较单一高强钢板DP980分别提升了44.0%、104.9%和170.1%,初始刚度分别提升了20.5%、28.7%和126.8%。     

海上外输漂浮软管的结构角度设计研究

海上外输漂浮软管是FPSO 外输原油的唯一通道,是复合型橡胶软管,具有结构复杂及材质多样性特点,且缺乏相关的设计规范及标准,理论体系尚不完善。使用有限元分析方法对一段典型结构的外输漂浮软管进行分层建模,分析其帘线层结构角度对拉伸和弯曲性能的敏感度,给出了不同工况下结构角度对拉伸和弯曲的影响,最后对外输漂浮软管实物进行试验验证,并与国际通用OCIMF 标准进行比较,为指导以后管道的优化设计,实现外输漂浮软管国产化提供参考。     

改性沥青测力延度试验

为了评价改性沥青的低温性能,对7种代表性改性沥青进行了测力延度试验,提取了粘韧性、拉伸柔度等试验参数,分析了改性沥青老化前后的拉伸特性及拉伸变化机理,并采用灰关联法分析了改性沥青老化前后各参数指标与沥青混合料弯曲蠕变速率和弯曲应变能密度的关系。结果表明：由测力延度得到的峰值拉力、粘韧性以及韧性试验参数在老化前后变化规律不一致,这些单一指标都难以全面反映改性沥青的低温性能;拉伸柔度在老化前后变化规律稳定,而且是影响沥青混合料低温弯曲蠕变速率和弯曲应变能密度的最显著因素,从而验证了拉伸柔度评价改性沥青低温性能的合理性。     

金属带材拉伸弯曲矫直过程简化解析分析之三-弯矩卸载阶段及弯矩再加载过程分析

对受拉伸弯曲带材在第１个弯曲辊上的弯矩卸载阶段进行了分析,结果表明带材在第一个弯曲辊上拉伸弯曲后产生的残余曲率相当大,必须在后续的计算中预支 考虑,同时,对带材拉伸弯曲过程中各种中性轴、中性轴之间的关系及其在带材中的益变化情况进行了讨论,明确指出了受拉伸弯曲带材的第１次弯曲和第２次弯曲的不同点,对受拉伸弯曲带材的多次弯曲时的纵向延伸计算进行了讨论。     

纤维增强混凝土拉伸软化本构方程的实验确定方法

本文提出了用带切口梁的三点弯曲试验确定纤维增强混凝土拉伸软化本构方程的方法。通过切口染三点弯曲试验获得的载荷——加载点位移曲线可间接得到纤维增强混凝土在拉伸过程中断裂过程区的能量损耗和拉伸分离位移之间的定量关系，由此即可通过数值方法拟合出其拉伸软化本构方程。     

带钢拉伸弯曲矫直变形过程仿真研究

带钢拉伸弯曲变形过程的表征是拉伸弯曲矫直工艺研究中的关键,带钢拉伸弯曲变形过程在本质上就是带钢在张力作用下的反复弯曲变形过程.本文建立了可以模拟此变形过程的有限元仿真模型,并对带钢拉伸弯曲变形过程进行了仿真研究,揭示了带钢产生塑性延伸和板形矫正的机理.在此基础上,提出了拉伸弯曲矫直工艺使用制度.     

高速公路半刚性护栏静态缩比试验研究

对波形梁（Ｗ形截面）半刚性护栏实物材料和缩比模型材料进行静态范围内的拉伸及四点弯曲试验;研究了静载下两种材料的本构关系,考察了它们的应变率敏感性。试验结果表明材料对应变率不甚敏感。通过对护栏缩比模型进行三点弯曲试验研究,考虑了不同支座条件对变形和能量吸收的影响,归纳了失效试件的变形种类并计算了相应的变形能。最后得到缩比护栏结构的能量吸收特性在垫支座和边支座下分别呈线性和幂曲线关系。     

PP-g-MA及其混合相容剂增容r-PET/PP共混物的力学性能

 为利用废弃PET（r-PET）发展r-PET/PP共混物,该文制备了不同r-PET/相容剂、r-PET/PP和PP-g-MA及其混合相容剂增容r-PET/PP共混物,研究了以上共混物的拉伸、弯曲和冲击性能,讨论了不同相容剂对r-PET力学性能,r-PET对PP力学性能和增容共混物力学性能的影响。结果表明相容剂加入降低r-PET力学性能,r-PET提高PP拉伸和弯曲性能,r-PET/PP共混物的拉伸和弯曲性能随r-PET用量增加而提高,表明r-PET对PP中具有增强作用。PP-g-MA加入提高r-PET/PP共混物拉伸和弯曲性能,POE-g-MA和EVA-g-MA加入提高PP-g-MA增容r-PET/PP共混物冲击强度,采用混杂相容剂可获得综合性能优良的r-PET/PP共混物。     

基于金属热喷涂的防/除冰复合材料功能单元设计及试验研究

将金属热喷涂技术嵌入到复合材料层合板当中,使飞机机体结构承载特性和防/除冰功能集成一体,设计并测试了一种可用于飞机前缘防/除冰的复合材料功能单元结构,并对其在防/除冰功能工作时和不工作时的电阻性能及力学性能进行试验研究,试验结果表明：相对于不工作情况,防/除冰复合材料功能单元在工作时的电阻性能随着拉伸载荷增大而增大,直到拉伸极限时电阻值增大了40%,面内弯曲和层间载荷作用下电阻性能基本没有影响;防/除冰复合材料功能单元在工作时的面内拉伸极限强度基本不变,面内弯曲极限强度下降10%,层间极限强度影响下降36%;采用金属热喷涂技术设计的复合材料功能单元在发生拉伸、弯曲及层间等强度破坏前,功能单元均具有防/除冰功能。     

高岭土表面偶联改性及其对UPR性能的影响

介绍了用A - 15 1与钛酸酯偶联剂处理高岭土的方法 ,研究了处理剂的用量与偶联高岭土的加入量对UPR(不饱和聚酯树脂 )的拉伸强度和模量、弯曲强度和模量以及冲击强度的影响。试验结果表明 :经A - 15 1与钛酸酯处理的高岭土填充UPR的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度都有不同程度的提高。在A - 15 1处理浓度为 1% ,钛酸酯用量为 0 .8% ,偶联高岭土的填充量为 30 %时 ,UPR的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别由4 4 .38MPa ,　 72 .6 6MPa ,　 9.6 8kJ/m2 提高到 5 6 .34MPa ,　 98.31MPa ,　 13.2 5kJ/m2 与 4 9.96MPa ,　 89.6 5MPa ,　 14 .5 6kJ/m2 ,增强效果明显。     

聚醚砜改性环氧树脂低温力学性能研究

采用自制聚醚砜与环氧树脂反应,合成了改性环氧树脂,结合DSC,SEM及FT-IR等手段,研究了不同聚醚砜含量的改性环氧树脂在低温下(-50℃)的力学性能。研究表明:聚醚砜对环氧树脂固化温度影响不明显;低温下,聚醚砜含量升高,环氧树脂拉伸强度及弯曲强度先增加后降低,当聚醚砜含量为40%时,改性环氧树脂在低温下的拉伸强度及弯曲强度最高,分别为114.42 MPa及193.76 MPa。     

温度和加载速率对PVC力学性能影响的试验研究

本文研究了加载速率对PVC拉仲、弯曲性能的影响规律及试验温度对PVC冲击强度的影响。探讨了PVC在外加载荷作用下的断裂过程和高速拉伸的“应力松驰”现象的产生机制。     

应力吸收层沥青混合料的路用特性

通过对自主研发的Sampave特种改性沥青的应力吸收层混合料进行低温弯曲试验,分析沥青结合料对应力吸收层沥青混合料低温抗裂性能的影响;采用拉伸与拉压疲劳试验,比较不同沥青结合料的应力吸收层混合料抗拉伸变形与抗拉压疲劳性能.结果表明,研发的Sampave特种改性沥青混合料具有优良的低温抗裂、抗拉伸和抗拉压疲劳性能,但单一改性剂SBR改性沥青并不能达到应力吸收层沥青结合料的性能要求.     

非欧弹性圆盘的形貌

不均匀温度膨胀会导致平板发生面外变形,这对应于非欧弹性板理论中板壳在目标度量张量作用下的空间变形.利用经典的弹簧网络模型模拟了一系列不同膨胀函数作用下的非欧弹性圆板变形,得到了目标高斯曲率K正负不同的特征变形.针对K0的圆盘,分析了不同厚度t情况下波数随膨胀强度提高的演化.研究了t恒定时圆盘在不同膨胀强度和应变梯度作用下弯曲能占总能量比例的变化,当圆盘变形后波数变化时,弯曲能比例急剧变化.同一膨胀函数作用下,得到了圆盘拉伸能和弯曲能对厚度的标度率,当K0时拉伸能和弯曲能均和t2.5相关,当K0时弯曲能和t2.5相关,拉伸能和t4相关.