正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性数值模拟研究

为了研究循环加载作用下粘钢加固管片接头的动力响应特性与破坏模式,以某实际城市盾构隧道为背景,建立粘钢加固管片接头的精细化有限元分析模型,开展正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性模拟,研究其损伤演化特征、破坏模式、刚度退化、滞回耗能特性、延性变形能力等。研究结果表明:加载初期加固接头的钢板可有效分担螺栓承担的拉力,加固接头首先在钢板黏结处发生破坏。在钢板大面积剥离后,加固与未加固接头的破坏过程趋于一致;加载初期加固钢板可显著提高管片接头的刚度及接头弯矩。在钢板大面积剥离失效后,加固接头弯矩及刚度仍略高于未加固接头;正弯矩循环加载作用下管片接头存在损伤累积特征:同一级加载下随着循环次数的增加,接头表现出了一定程度的承载力退化特征;加载初期因结构胶的开裂失效,加固接头的耗能能力明显高于未加固接头。加载后期随着混凝土损伤程度的增加,加固与未加固接头的耗能能力均有所增加,但加固接头的耗能能力仍稍强于未加固管片接头。

循环加载下压实黄土的边界面塑性本构模型

压实黄土的动应力应变关系预测是黄土高原平山填方工程长期运营涉及的关键问题之一,已有模型预测压实黄土的动本构关系难度较大。该文在边界面塑性框架下,引入动态映射法则,提出了一个反映应变累积的循环加载塑性模量表达式,构建了循环加载条件下压实黄土边界面塑性本构模型,分析了循环应力比与围压对应力应变关系与模量的影响规律,采用压实粉质黄土动三轴试验结果进行了验证。结果表明,该循环加载塑性模量基本反映了压实黄土的应变累积行为,所构建的本构模型考虑了循环应力比对动应力应变关系与模量的影响,可为填方压实黄土长期变形分析提供参考。

大坝混凝土峰后循环加载断裂特性研究

为了分析混凝土大坝运行中的受力状态,开展大坝混凝土在循环加载下楔形劈裂试验,监测大坝混凝土的断裂过程,研究不同循环载荷下大坝混凝土的力学性能。结果表明,大坝混凝土的断裂具有显著的速率效应,随着加载速率的增加,峰值载荷增加,峰后P-CMOD曲线的斜率逐渐减小;加载速率增加,累积AE计数的初始增长点由周期峰值载荷之前向峰值载荷点处靠近。研究结果可为混凝土大坝结构安全运行提供参考。

粤东海域粉质土的循环加载特性研究

风-浪-流等海洋环境因素以及风机运行引发的振动都会导致海上风机基础长期处于循环荷载的作用下,因此,掌握地基土在循环加载条件下的力学特性对海上风电基础设计至关重要。我国南海海洋地质条件复杂,粉质土分布广泛,当前针对南海浅表地层粉质土循环加载力学特性尚缺乏系统性研究,是该区域开展海上风电基础设计的重要挑战之一。本文依托粤东某海上风电工程,针对该风场的若干代表性粉质土层开展了系统性试验研究。基于系统性单调及循环加载单剪(DSS)试验结果,研究获得了代表性粉质土层归一化剪切强度、应变及孔隙水压力的等值线云图。该套循环加载等值线云图不仅有力支撑了依托项目风机基础的工程设计,也可为该海域其他海上风电项目基础设计提供重要参考。

等幅循环加载与分级循环加载下砂岩声发射Felicity效应试验研究

利用MTS815材料试验机和12 CHs PCI-2声发射信号采集系统,对砂岩在等幅循环加载和分级循环加载条件下损伤破坏全过程的声发射规律进行了研究,探讨了Kaiser效应与Felicity效应,以及Felicity效应声发射中"明显增多"的尺度界定问题。试验结果显示:砂岩在试验中的Kai-ser效应显著,但有一定的局限性;当加载达到或超过其峰值强度的70%后,砂岩应力记忆特性中Felicity效应表现显著,Felicity比的演化显示出3个阶段特征,且总体呈下降的趋势;只要声发射"明显增多"的尺度范围设定合理,则对Felicity比的演化趋势没有影响。

深基坑锚索抗拔多循环加载试验研究

本文依托某深基坑支护工程,通过锚索抗拔多循环加载试验,得到各锚索的抗拔承载力符合设计要求。通过试验数据得到其Q-s曲线及相关拟合式,可为预测深基坑极限抗拔承载力提供参考。分析其弹塑性变形规律,同时总结荷载位移增量规律,确定其工作荷载,对该工程预应力锚索抗拔设计参数进行验证和优化,从而为现场施工提供指导。

岩石循环加载和分级加载损伤破坏声发射实验研究

对循环加载和分级加载条件下岩石损伤破坏全过程的声发射规律和频谱特性进行了研究。结果表明,声发射与载荷变化或岩体变形破裂密切相关。循环加载过程中当载荷超过前期最大值时声发射信号增强,卸载阶段声发射信号随卸载过程逐渐减少,岩石的应力记忆特性具有明显的Felicity效应。分级加载时,当应力增加时声发射信号明显增多,应力稳定在低水平时基本不产生声发射信号;在高水平时,由于岩石内部损伤程度高,有零星声发射信号产生。岩石加载初期声发射主频较低,卸载阶段主频先增高后降低,恒载阶段主频最低,破裂阶段主频增高且主频带变宽,并出现次主频现象。

岩石直接拉伸与压缩变形的循环加载实验与双模量本构模型

采用一种可对同一岩石试样进行单轴压缩和直接拉伸试验的岩石试样试验装置,对5种岩石进行了压缩和拉伸循环加载试验。结果表明,对于其中压缩平均变形模量ECA较拉伸平均模量ETA大得多的3种岩石(ECA/ETA分别等于2,2.5和6),拉伸下的卸载平均模量ETAUN远大于ETA,且ETAUN约等于ECA。因此,虽然这几种岩石压缩下的变形可近似视为弹性的,拉伸下的变形却是非弹性或塑性的。一些研究者对ET<<EC的岩石引用了压缩和拉伸下均为线弹性但ET≠EC的双线弹性本构模型。本文的结果则表明,已知一种岩石的ET≠EC,不等于双线弹性模型能适用于该种岩石。对于这类拉伸变形为塑性的岩石,必须发展更复杂的本构模型。

Q460D高强度结构钢材循环加载试验研究

高强度结构钢材在实际钢结构工程中已经得到广泛应用,国内外学者已经进行了一些研究,但对于循环荷载下高强度钢材本构关系的研究还很缺乏。通过对17个Q460D高强度结构钢材试件进行14种不同加载制度的单调和循环加载试验,得到不同加载制度下的应力-应变关系,探讨不同加载历史对其本构关系的影响,研究其材料本构模型、力学性能、破坏模式、变形和延性特征以及损伤退化特性。基于Ramberg-Osgood模型,拟合得到Q460D高强度结构钢材在循环荷载下的应力-应变关系骨架曲线;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定Q460D高强度结构钢材的循环加载本构模型参数,并结合有限元程序ABAQUS对上述试验进行准确模拟。研究结果可为准确分析计算高强度钢材钢结构在地震作用下的受力性能提供基本前提。

Q460C高强度结构钢材循环加载试验研究

为了得到高强度钢材的滞回性能,对Q460C高强度结构钢材的单调和循环加载性能进行了试验研究.试验包括3个单调拉伸、3个单调压缩和10个不同加载制度的循环加载,得到了单调和循环加载的应力-应变曲线;分析了单调和循环加载下的宏观试验现象以及断口的电镜扫描结果.基于Ramberg-Osgood公式,对各种循环荷载下钢材的骨架曲线进行了拟合,得到了对于高强度结构钢材Q460C普遍适用的循环骨架曲线公式,并将其中的对称循环加载骨架曲线和单调加载曲线进行了比较;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定了材料模型参数,结合有限元程序ABAQUS对6种加载制度的循环加载试验进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合很好.

达成线红层泥岩路基循环加载试验研究

我国西南、西北、中南及东南等地区均有较广泛的红层泥岩分布。为研究红层泥岩用作客运专线或客货共线铁路基床底层及路堤本体填料的适应性,进一步扩展红层泥岩在铁路路基工程中的应用,在掌握了达成线红层泥岩物理力学性质的基础上,使用ZSS50循环加载设备对达成线红层泥岩基床及路堤进行了现场循环加载试验研究,模拟分析了不同轴重列车荷载作用下降雨前、后红层泥岩路基的动态特性及沉降规律。试验结果表明,红层泥岩路基的动态指标及工后沉降等均满足设计要求,红层泥岩可以用作客运专线或客货共线铁路的基床底层及路堤本体填料。

低屈服点钢材LYP100循环加载试验

为了准确模拟低屈服点钢材LYP100的弹塑性地震反应,需要对材料的循环本构关系进行研究.采用16种不同加载制度对LYP100的20个试件进行试验,分析单调曲线、滞回曲线、破坏形态、延性特点等.基于Ramberg-Osgood模型对逐级加载下的循环骨架曲线进行拟合.利用试验数据标定LYP100钢材的等向强化和随动强化参数,通过ABAQUS有限元数值模拟进行参数数值的验证.结果表明,LYP100钢材表现出明显的循环硬化特征;LYP100经历过循环荷载加载以后仍具有良好的延性;采用Ramberg-Osgood模型可以较好地模拟LYP100在逐级循环加载下的骨架曲线;标定的强化模型参数,应用到ABAQUS有限元软件中时,计算结果与试验结果接近.

循环加载条件下TiNi形状记忆合金超弹性变形特性分析与模拟

超弹性是形状记忆合金(SMA)重要的力学性能之一,本文在试验研究的基础上讨论了在不同试验温度和应变速率的循环加载条件下,TiNiSMA的超弹性变形特性。从唯象观点分析了循环变形期间相变应力和弹性模量的变化。通过引入三个内变量,即循环期间所累积的残余应力、残余应变和残余马氏体相,表征承受加载和卸载的TiNiSMA循环超弹性变形。在此基础上,提出了模拟TiNiSMA的超弹性变形方法。在部分加载的内循环情况下,采用相变应变函数的混合规则表达材料的弹性模量。

岩体结构面切向循环加载本构关系研究

回顾岩体结构面切向循环加载的力学试验和数值模型,并建立新的本构模型。在粘接状态下,结构面切向本构关系表示为由双曲线和直线段组成的滞回曲线。在接触状态由粘接变为滑移的过程中,峰值摩擦角以双曲线函数逐渐降低至残余摩擦角,体现出峰值剪切特性。考虑结构面切向与法向耦合的剪胀关系,建立相应的接触刚度矩阵,并引入初始剪胀角和残余剪胀角来建立分段抛物线形式的剪胀曲线。循环加载导致的磨损对结构面的摩擦和剪胀特性均产生影响,通过以切向塑性功指数函数表示摩擦角和剪胀角的磨损过程。模型在物理意义上反映了切向循环加载的特性,计算结果能较好地拟合试验曲线。

刚性单桩竖向循环加载模型试验研究

刚性桩在高铁低矮路堤加固中广泛应用。利用浙江大学大型地基与边坡工程模型试验系统,开展了饱和粉土地基中刚性单桩动力加载大比例模型试验,对不同静偏荷载及循环荷载组合作用下的桩基性状进行了研究。通过模型桩身安装的各类传感器,对桩顶累积沉降、桩身轴力、桩–土界面孔压及正应力变化进行了监测。试验发现,循环剪切会引起桩–土界面土颗粒重排,导致桩–土界面孔压及有效应力状态发生改变。循环荷载比CLR对桩基累积沉降、桩侧应力状态发展影响显著。根据试验结果,对累积沉降发展规律进行了归纳,分析并讨论了桩侧应力状态变化机理。

高速铁路基床现场循环加载试验研究

详细地掌握高速铁路路基的动态特性与累积变形特性是对其进行合理设计的基础。结合达成线的建设,修建了路基试验段,埋设测试元件,使用新型的ZSS50循环加载设备,对试验段路基进行了现场循环加载试验研究,模拟了不同轴重列车的动力作用,分析了路基的动态特性及沉降规律。测试结果表明:路基的动态指标及工后沉降均满足设计要求,列车轴重对路基的动态特性影响显著;路基面动态响应沿横向的分布是不均匀的,轨下位置最大,轨枕端部位置次之,线路中线处最小,总体上呈马鞍形分布;动态响应随路基深度的增加而逐渐减小,在基床表层范围内衰减较快;ZSS50循环加载设备可准确模拟不同轴重、不同时速列车对线路的动力作用,且操作简单、坚固耐用,是研究铁路轨道及路基动态特性的理想设备。

国产低屈服点钢材循环加载试验研究

为研究不同荷载作用下国产低屈服点钢的材料力学行为,对LY100、LY160及LY225钢材共46个试件进行了单调拉伸试验及12种不同加载制度的循环加载试验。对国产低屈服点钢的单调性能、滞回性能、破坏形式、延性特征等进行了分析,并与其他结构钢材的力学性能进行了对比。结果表明,低屈服点钢在循环荷载作用下有明显循环强化现象,塑性变形能力强,且与普通钢材相比延性及耗能能力突出。该试验结果为后续研究低屈服点钢本构模型提供基础。

大理岩试样循环加载强化作用的试验研究

利用不同晶粒大理岩块加工成完整和含孔道的圆柱试样,在伺服实验机上分别进行单轴和常规三轴循环加载试验,其中三轴循环加载包括维持围压恒定和卸载围压两种情况.结果表明,循环加载确实可使试样的强度增加,强度大致提高5%-10%.岩石的材料强度和承载能力是两个不同的概念.大理岩晶粒之间多为裂隙,轴向压缩加载时晶粒局部接触应力远高于名义应力,在岩样未达到峰值应力之前,接触处已经产生很大的变形乃至出现局部破坏,形成的碎屑在卸载时可以脱落充填到附近的空隙,提高岩样承载能力.这种强化特征是与摩擦相关的承载能力,并非材料强度;与多次循环加载造成材料强度逐步劣化不同.从卸载点附近卸载与再加载应力应变曲线的关系,可以确认卸载是否引起岩石承载能力的增加.

42CrMo钢在非比例循环加载下的塑性流动分析

本文对调质态的４２ＣｒＭｏ钢在比例循环加载和双轴非比例圆形应变路径下的流动特性进行了实验研究．在圆形应变路径下，塑性应变率与偏应力、偏应力率的夹角以及塑性模量在一个循环周次内呈周期性波动，且随着等效应变幅值增加，波动幅度明显减小；在相同等效应变幅值下，圆形应变路径的平均塑性模量大于扭转路径的循环饱和塑性模量，且等效应变幅值越小，两者差别越大；在等效应变幅值较小时，等效剪应变与轴向应变的响应等效性很差．

循环加载方向角对饱和粉土不排水动力特性的影响

利用GDS空心圆柱仪进行了一系列主应力方向角?d变化的轴向、扭转、内压和外压四向耦合不排水循环剪切试验。在均等固结条件下,着重研究了循环加载方向角?d0对饱和粉土动力特性的影响。试验结果表明:饱和粉土的双规准化孔压发展模式与?d0无关,但受循环应力比CSR的影响;广义剪应变的发展模式不受?d0的影响。在循环剪切过程中,循环加载方向的变化对粉土的不排水动强度有显著影响,饱和粉土的动强度CRR随着?d0的增大呈现出先减小后增大的变化趋势,且当?d0=45°时CRR最小。同时,建立了反映?d0与CSR影响的孔压、变形的模型,并给出了相应的动强度表达式。