混凝土单边切口梁四点剪切的试验研究

通过用白光散斑技术对单边切口混凝土梁的实验,研究了混凝土梁的变形行为,实时地测量了全场的位移信息。这种实验方法弥补了传统的使用混凝土应变计测量在量程和点测试精度上的不足。实验过程简单,能够应用于小变形、大变形等不同的变形范围。

C/C层合板单边切口梁实验DEM模拟及实验研究

采用离散元法(Discrete element method,DEM)建立C/C复合板材离散元模型,并对其进行校准。利用DEM的独特优势,能够再现C/C层合板单边切口梁实验中微裂纹生成及扩展现象。DEM模拟与实验结果吻合,验证了此C/C离散元模型的有效性,形象地再现了C/C损伤过程,同时表明了用DEM研究更为复杂的复合材料的优势。

基于颗粒流程序的沥青混合料单边切口梁试验模拟分析

为了从细观角度深入分析沥青混合料断裂机理,运用离散元方法实现了沥青混合料小梁试件的虚拟断裂试验。借助数字图像技术获取了1.18 mm粒径以上的沥青混合料细观结构,基于颗粒流程序构建了包含集料、沥青砂浆、空隙在内的离散元模型,通过虚拟试验,对小梁的断裂过程进行了分析。研究结果表明:虚拟试验与室内试验的结果曲线相似度较高,模型中应力分布范围和趋势与室内试验的常规认识相符,第一条裂纹出现在集料与砂浆界面,低温条件下集料会被裂纹贯穿,一定程度上也阻碍了裂纹的继续发展。

两种不同模式下的沥青混合料断裂过程研究

为了深入研究沥青混合料在Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ复合型模式下的断裂特性与机理，采用了扩展有限元方法对单边切口梁的断裂过程进行了数值模拟和分析．通过与试验数据的对比发现，扩展有限元方法可以有效地计算不同模式下裂缝扩展的路径以及断裂过程中的力学响应．进一步分析表明：小梁的断裂过程可以分为4个阶段；当加载点的荷载达到峰值时，小梁已经处于损伤累积阶段，荷载开始下降后，裂缝才逐渐形成；断裂过程可以理解为损伤带内拉应力下降、未损伤带内拉应力上升或者上升后再下降的过程，且损伤带长度不断增加；Ⅰ-Ⅱ复合型断裂的临界偏移系数为0．45～0．51，与试验结果基本一致；当偏移系数为0．45时，跨中局部区域在加载过程中出现了“卸载”现象，导致损伤不再增加，抑制了次裂纹的产生．

PE-ECC断裂性能试验研究

为了研究纤维掺量对超高韧性水泥基复合材料(ECC)断裂性能的影响以及沙漠砂用于制备ECC的可行性,本文利用新疆本地原材料以及聚乙烯纤维(PE)制作了PE-ECC单边切口梁,通过三点弯曲试验与电测法测得了ECC的起裂韧度,通过分析荷载-裂缝开口位移曲线计算出失稳韧度,通过分析荷载-裂缝开口位移曲线计算出断裂能。研究表明:1)当沙漠砂取代率为40%时,PE-ECC具有应变硬化性能与多缝开裂特征;2)PE-ECC的失稳韧度约为起裂韧度的4倍左右,断裂能的变化范围为6.13×10^(3)~9.16×10^(3) N/m;3)当沙漠砂取代率为40%时,纤维掺量为1.5%PE-ECC的断裂性能表现最优,采用沙漠砂替代部分天然砂进行ECC的制备ECC是可行的。

疲劳预裂SENB法测试硬质合金的断裂韧性

断裂韧性测试方法的稳定性及准确性一直为硬质合金工作者所关注。本文利用三点弯曲疲劳预制裂纹的单边切口梁(SENB)法,测定了5种不同WC晶粒尺寸和Co含量的硬质合金试样的断裂韧性K_(IC),并与线切口的SENB法测定的K_(IC)值进行对比研究。试验结果表明:与不预制裂纹的线切口SENB法相比,疲劳预裂SENB法测定K_(IC)值与合金本征断裂韧性值吻合度高,偏差极小。线切口的SENB法切口根部曲率半径难以达到理论所需的初始裂纹尖端半径,疲劳预裂SENB法预制裂纹过程稳定可控,测试数据准确性高,是评价硬质合金断裂韧性较为理想及有效的方法。此外,合金的断裂韧性K_(IC)值随Co含量和WC晶粒度的增加而提高。

评价多孔Si_3N_4陶瓷断裂韧性的新方法——单向压缩试验

人们常用单边梁切口法(SENB)评价多孔陶瓷的断裂韧性(K_(IC)),K_(IC)随孔隙率增加而不断下降。SENB测试结果表明,多孔陶瓷中的微气孔、微裂纹不仅没有起到增韧作用阻止裂纹扩展,反而加速了扩展。而评价多孔陶瓷热震损伤抗力(R'''')时发现,多孔陶瓷R''''随孔隙率增加而增大,该理论表明孔隙率增加阻止了裂纹扩展。很显然,采用SENB法测定的K_(IC)值与微裂纹增韧以及热震损伤理论相矛盾。多孔陶瓷的单向压缩试验表明,其σ-ε曲线可明显分为两部分,即弹性变形部分和非线性部分。非线性部分出现是由于众多微裂纹亚稳扩展所致,最终发生失稳断裂。用该法测出的断裂能,可量化微裂纹增韧效应,完善了多孔陶瓷断裂韧性的测试方法。