不同应力水平下给定含水率混凝土低温有效预压性能试验研究

为评估低温储罐类预应力混凝土结构设计及安全性能,通过对混凝土施加各种初始预压应力水平(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6及0.7)并在-160℃低温作用下的试验,系统地探讨其有效预压性能变化规律,同时比较较高和正常两种较为典型混凝土含水率情况对其影响差异。结果表明,随施加的初始预压应力水平提高,混凝土降温点和温均点时的有效预压应力损失率均呈下降的变化趋势,而其降温段和恒温段时的有效预压应力变化率的变化较为复杂;混凝土达其降温点后恒温阶段的有效预压应力损失均有所恢复,且随初始预压应力水平的提高其恢复程度更加明显;含水率对不同初始预压应力水平混凝土低温作用下降温点和恒温点时的有效预压应力损失率变化趋势未产生影响,仅使其变化程度有较明显的差异。

蛭石增强垫片加速寿命试验的最高温度应力水平确定研究

研究高可靠性垫片的寿命通常采用加速寿命试验,而加速寿命试验要求失效机理一致,因此合理地选择垫片最高应力水平尤为重要。以蛭石增强垫片为研究对象,进行温度加速退化试验,建立了垫片的幂律退化模型,基于Arrehenius方程和激活能原理得到了失效机理转变的温度区间;在给定失效阈值前提下,对伪寿命数据服从Weibull分布进行假设检验,确定了垫片最高温度应力水平为1123 K。对退化过的垫片进行压缩回弹试验,结果表明,当退化温度高于1123 K时,垫片的压缩回弹性能明显下降,进一步说明最高温度应力水平为1123 K的合理性。

基于应力水平的边坡加固设计方法研究

当前边坡优化设计较多的依赖于工程经验,尚缺乏理论层面的设计依据和指导体系,为此,提出一种将应力水平分布和稳定性分析相结合,综合确定边坡加固位置和规模的设计方法,通过3个顺层路堑边坡工程实例阐述了该方法的应用方式和效果。所得结论主要有:①基于应力水平确定加固位置、稳定性分析确定加固规模,这种综合性方法通常能得到较优的加固设计方案,既可为边坡的初步设计提供理论指导,也可为经验优化方案的校验提供理论依据;②对于顺层岩质边坡,在岩层分界面处应力水平往往较高,若开挖后岩层分界面有出露,采用锚索穿过岩层分界面提高坡体稳定性具有较好的效果;③“剥山皮”式开挖对稳定性帮助不大,对于此类边坡采用较陡的坡率挖除加固更有效。

不同应力水平对2195-T34 Al-Li合金时效行为的影响机制研究

研究了不同应力水平下2195-T34 Al-Li合金的时效特性变化。当应力低于材料的高温屈服强度(YS)时,低应力时效(LSA)和无应力时效(SFA)试样的屈服强度和延伸率(EL)相近。当应力超过材料的高温屈服强度时,试样的极限拉伸强度(UTS)和伸长率显著下降,表明应力的增加降低了材料的抗破坏性。透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的观察结果表明:应力对材料时效性能的影响归因于内部析出物特征和晶界富铜析出物的共同作用。应力的增加促使铜原子在晶界发生偏析形成富铜析出物,同时促进了晶界无沉淀区(PFZ)的形成,而富铜析出物是脆性相,可作为损伤的起始位置,容易导致裂纹萌生和发展,降低材料的延展性。

水泥混凝土路面路基应力水平分析

通过系统的参数分析,探明了影响路基应力的主要因素,并确定了相应参数在模型中的取值,以此建立三维有限元分析模型.采用该模型对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算,分析了轴重与轴型对路基应力计算深度和荷载应力分布的影响.结果表明,随着轴重和轴数的增加,路基应力计算深度不断扩展,该范围内的应力级位也不断提高;多轴荷载应力的叠加效应在路基深层愈加显著.通过叠加自重应力获得路基中的应力状态,经统计分析表明,路基主应力覆盖范围为30kPa<σ1<90kPa,10kPa<σ3<40kPa,主应力比的变化范围为1.9～6.0.当轴载增加1倍时,路基中的应力级位约提高10kPa.这将对路基性能造成显著影响,因而在路面结构设计中应予以考虑.

粉煤灰与应力水平对混凝土渗透性的影响

通过氯离子加速渗透试验,测定阳极溶液中氯离子浓度,分析了粉煤灰掺量、应力水平和渗透时间的关系.结果表明:养护至28 d的未加载混凝土中,粉煤灰掺量越大,混凝土氯离子渗透性越高;较长养护龄期的粉煤灰混凝土的氯离子渗透性均比相应养护至28 d粉煤灰混凝土的氯离子渗透性有所降低;施加5次0.4fcy(轴心抗压强度)重复应力后,氯离子渗透的非稳定阶段显著缩短,粉煤灰混凝土的氯离子渗透性增大;施加5次0.8fcy重复应力后,粉煤灰混凝土的氯离子渗透性进一步增大.粉煤灰混凝土强度等级设计的龄期采用相对较长龄期为宜.

地应力水平对深埋隧洞爆破振动频谱结构的影响

爆破振动的频谱特性对隧洞安全施工具有重要意义。采用动力有限元方法,分析了不同地应力水平条件下围岩爆破振动频率特征,通过对实测爆破振动信号的时域和频域联合分析,研究了不同频带上的振动能量分布。结果表明,爆破振动的主频及各个振动能量优势频带都有随地应力水平升高而降低的趋势,伴随爆破破岩过程而发生的地应力瞬态卸载动力效应是产生这一现象的主要原因。地应力水平越高,爆破振动信号中20～100 Hz的低频振动能量比重越大。当爆区的地应力为20 MPa时,20～100 Hz频带内的振动能量可达到总振动能量的35%左右;当爆区的地应力为30～50 MPa时,20～100 Hz频带内的振动能量可达到总振动能量的50%以上。除地应力水平外,应力卸载速率及岩体的力学特性也对爆破振动主频具有显著影响,卸载速率越高,低频振动能量比重越大。卸载速率取决于掏槽爆破方式,直孔掏槽导致岩体应变能释放速率最高。岩体弹性模量越大,爆破振动的主频越高。

水灰比与应力水平对混凝土氯离子渗透性影响

通过加速氯离子渗透试验,测定阳极溶液中氯离子浓度,分析了水灰比、应力水平和渗透时间的关系。混凝土水灰比越大,氯离子渗透的非稳定阶段越短,混凝土抗氯离子渗透性越差;相同应力水平下,混凝土水灰比越大,混凝土的残余应变越大,应力水平从0.4fu提高到0.8fu,混凝土的残余应变明显增大;施加5次0.4fu重复应力后,氯离子渗透的非稳定阶段显著缩短,混凝土抗氯离子渗透性降低,施加5次0.8fu重复应力后,混凝土抗氯离子渗透性进一步降低。

旋转盘应力水平与温度分布的关联分析

基于有限元的热-弹性耦合算法,在等冷气耗量条件下,对旋转轮盘内应力水平与其表面温度分布的关联性进行了数值研究.在转速为6000 r/min,内、外缘温度分别为600℃和650℃条件下,盘面温度沿半径方向采用不同的"V"形变化时,得到了盘内等效应力水平随盘面温度分布变化的规律.计算结果表明:采用"V"形变化的盘面温度分布可以有效地降低盘内应力水平,说明了盘内应力水平与盘表面的温度分布存在着较强的关联性,在保证航空发动机整体气动性能的前提下,通过控制涡轮盘表面温度分布来有效降低轮盘的应力水平是可行的.

不同应力水平时砂岩滞回曲线演化的实验研究

通过对周期性循环荷载作用下3种不同应力水平时砂岩滞回曲线演化规律的实验研究发现,岩石滞回曲线是否发生变化将取决于应力水平等外在因素,一般而言,在较低应力水平情况下,其滞回曲线所围的面积随循环次数增加有可能就趋于稳定,但在较高应力水平时,其滞回曲线所围的面积随循环次数增加将呈减少-恒定-增加的演化趋势。

应力水平对结构性软黏土静力和动力变形特性影响的试验研究

采用原状和重塑软黏土样进行测量剪切波速的压缩试验及循环三轴试验,结果表明:在静荷载作用下,原状软黏土的变形特性随应力水平变化均可分为3个阶段,这3个阶段以先期固结应力和结构屈服应力为分界点,利用剪切波速可简单、方便地判定出这2个关键应力值;重塑软黏土的变形规律与应力水平无关。对土体施加循环荷载时,两种土在不同固结应力下的应变–振次关系曲线上均存在着一个转折点,施加的动应力幅值不同,转折点应变也不相同,但该应变与相应的破坏振次呈线性关系。对于原状软黏土样,其转折点应变–破坏振次关系分3个阶段变化,且与压缩试验的3个阶段具有良好的对应关系;对于重塑软黏土样,其线性关系基本不随应力水平变化而变化;当原状土结构破坏后,两种土样的变形规律趋于一致。

循环荷载下路基红黏土临界应力水平分析

根据设计改装的循环动单轴压缩试验,研究不同含水率、不同轴向应力水平、不同循环加载次数、不同应力加载路径条件下路基土的塑性力学行为,并结合shakedown概念,界定了循环动荷载作用下红黏土的安定界限(shakedown limit)和临界应力水平,系统地分析了影响循环动荷载作用下路基土力学行为的因素和永久变形的发展趋势,以及路基土在循环载荷作用下的力学行为发展规律。通过试验结果的分析,把红黏土的塑性变形分为稳定、破坏和临界3个阶段,并按3个阶段划分出可接受状态和不可接受状态,由此确定路基红黏土在循环荷载作用下的临界应力水平为41.8%。

高应力水平下深部黏土力学特性微观分析

深部黏土在不同应力水平作用下会表现出不同的力学特性,已有试验结果表明高应力水平下正常固结饱和深部黏土的压缩指数和内摩擦角均小于中常压下相应值。为揭示深部黏土力学性质发生上述变化的内在机理,首先利用现有基于双电层理论推算高压黏土压缩曲线的计算方法对试验结果进行验证计算,发现其低估了深部黏土在高压下的压缩性,分析表明原有的两黏土薄片中点无量纲势函数与黏土薄片无量纲距离参数的对数假设关系存在不合理之处,利用新提出的假设以及相应的计算方法获得的预测计算结果能够很好地与试验结果相吻合。然后利用弹性黏着摩擦理论对内摩擦角随应力水平变化进行了计算分析,结果表明在0.2 MPa作用下土的摩擦系数是1.6 MPa相应值的2倍,与实测结果基本一致。

天然沉积软黏土渗透系数随应力水平的变化规律

以天然沉积温州软黏土为研究对象,进行了一系列的固结渗透试验,探讨天然沉积土压缩过程中渗透系数的变化规律。研究结果表明:天然沉积土由于沉积过程中受到土结构性的影响,存在明显的固结屈服压力,当固结压力小于屈服压力时压缩性小,渗透系数变化不明显;当固结压力大于屈服压力后压缩性激剧增大,渗透系数呈现明显的变小趋势,渗透系数与固结压力的关系与压缩曲线一样存在明显的拐点。基于ln(1+e)与lgσv'以及ln(1+e)与lg kv所呈的双对数坐标系下的线性化分析,提出了压缩过程中渗透系数随应力水平变化的相关关系式。

应力水平下的激光冲击小孔构件疲劳扩展研究

激光冲击强化可以降低小孔构件裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。疲劳扩展是疲劳寿命的主要组成部分,不同的应力水平会影响疲劳扩展,其对未强化试样和强化试样的影响是不同的。为此通过激光冲击强化TC4-DT钛合金双联小孔试样,然后进行疲劳试验,研究应力水平下的激光冲击小孔构件疲劳扩展。研究结果表明:应力水平提高会导致疲劳条带宽度增大,同时强化端同比增大尺寸大于未强化端,未强化端(I_0)和强化端疲劳条带宽度(I_1)差值(I_0-I_1)与未冲击端疲劳条带宽度(I_0)的比值也有降低的趋势。因此,增大应力水平会增大疲劳条带宽度,应力水平的变化对激光冲击强化后试样的疲劳扩展影响更大,应力水平增大降低激光冲击强化疲劳寿命增益;在激光冲击强化参数一定时,应该规定适用的应力水平范围。

制导弹药火工品单应力水平加速寿命试验研究

准确判定火工品的剩余寿命,对制导弹药维修工作至关重要。从制导弹药储存的实际情况出发,阐述了适时对火工品实施加速寿命试验的必要性,分析了加速寿命试验中的加速应力、寿命分布、加速系数、应力水平和试验时间,最后结合火工品具有一定储存期和试验为单一应力水平的特点,从不同角度对试验数据处理进行了探讨,从而得出了更为准确的试验结果。

考虑应力水平的软土固结系数计算与试验研究

在固结度计算中通常将固结系数视为常数,实际上并非如此。通过研究软土固结系数在压缩过程中随应力水平变化的规律,推导出正常固结和超固结状态下固结系数与有效应力之间的表达式。在正常固结状态下,当应力水平小于在前期固结压力时,固结系数随应力水平的增加而增加;当超过前期固结压力后,固结系数随应力水平的增加而减小;在超固结状态下,固结系数随应力水平的增加而增加,在一定程度后趋于平稳。室内试验结果进一步说明了和验证固结系数这一特点。推导的固结系数与固结应力水平关系表达式是可行的,其计算值与试验结果的变化趋势一致,大小基本吻合,将其用于计算变形速率和固结度中,可提高准确性。

不同应力水平下红砂岩短时蠕变声发射特征

为认识岩石蠕变过程中的声发射特征，进行了短时蠕变声发射试验，研究了红砂岩在不同应力水平下的声发射特征。试验结果表明：在减速蠕变至等速蠕变过程中，声发射事件率与能率随时间的增大而减小，并且减小的幅度随着应力水平的增大而减小；当加载应力约为峰值应力的40%~60%时，声发射振幅随时间的增大而减小；当加载应力约为峰值应力的70%~80%时，声发射振幅保持相对稳定。在加速蠕变阶段，声发射振幅发生跃迁的频率显著增大，而声发射事件率与能率在加速蠕变的中后期开始增大。因此，可根据不同应力水平下的声发射特征，对红砂岩不同蠕变阶段进行辨别。

天然硅藻土的应力水平与孔隙空间分布的关系

采用压汞法研究了不同固结压力作用下具有强结构性的天然沉积硅藻土的微观孔隙入口孔径分布与应力水平的关系。研究结果表明:当应力水平小于固结屈服应力时,具有强结构性的天然沉积硅藻土的微观孔隙入口孔径分布几乎与应力水平无关,而当外加应力水平达到固结屈服压力时,虽然总体孔隙空间体积几乎与天然沉积状态时一样,但其微观孔隙入口孔径分布则发生显著变化。在屈服后阶段,随着应力水平的增大硅藻土的孔隙空间体积逐渐减少,最大孔隙变小,整体孔隙空间的孔径趋于均匀。并对微观结构变化与宏观力学特性的内在联系也进行了初步探讨。

应力水平对矿物掺合料混凝土氯离子渗透性的影响

矿物掺合料混凝土作为一种高性能混凝土,逐渐成为恶劣环境下钢筋混凝土结构的首选材料,其耐久性能对整个结构的使用寿命至关重要。考虑服役于近海、盐碱、除冰盐环境下的桥梁结构,遭受氯离子侵蚀和循环荷载的共同作用,开展了不同应力水平下矿物掺合料混凝土氯离子渗透性的试验研究。研究结果表明:应力水平越大,混凝土渗透性越好,氯离子更易侵入;侵蚀深度增加,氯离子浓度减小、扩散系数增大;侵蚀时间增长,氯离子浓度增加、扩散系数降低。