混凝土-岩石界面断裂试验研究进展

对于建在岩基上的混凝土结构,混凝土/岩石界面是影响结构强度和稳定的薄弱环节,界面含有的裂纹缺陷在复杂荷载条件下可能扩展,从而导致工程结构的损伤破坏。开展混凝土/岩石界面的断裂试验研究,确定其断裂参数和断裂性能,对提高结构的稳定性和耐久性具有重要意义。虽然关于混凝土和岩石的断裂均已有较多的试验研究,但针对两者之间界面断裂特性的研究尚处于起步阶段。对混凝土/岩石界面在静态和动态荷载作用下的断裂试验研究进行了综述。介绍了相关的试验方法和试验装置,分析了混凝土/岩石界面在静态和动态荷载作用下的断裂参数和裂纹扩展过程,并探讨了其在动态荷载作用下的应变率效应。

各种级配大坝混凝土双K断裂参数试验研究——兼对《水工混凝土断裂试验规程》制定的建议

为配合水工混凝土断裂试验规程在我国的制定,提供更充足的基础数据,受规程编制组委托,进行了最大尺寸为S×D×B=2200 mm×550 mm×240 mm的三点弯曲梁试件和最大尺寸为2H×D×B=1200 mm×1200 mm×250mm的楔入劈拉试件共140个试件的断裂试验。通过电阻应变片,测得不同布置测点荷载应变变化曲线,由此确定了不同级配及湿筛法大坝混凝土实测的起裂荷载和失稳荷载,计算了双K断裂韧度参数,讨论分析了双K断裂参数的尺寸效应和形状效应。结果表明:电阻应变片法测定起裂荷载的方法可行,Pini/Pmax=0.6￣0.85;三点弯曲梁法所得混凝土双K断裂韧度值无明显的尺寸效应;楔入劈拉试件由于竖向加载荷载PV引起附加力矩MV对裂缝尖端应力场的影响,导致所得混凝土断裂韧度值表现出一定程度的尺寸效应,但当采取措施消除此影响或此影响较小时,楔入劈拉试件的断裂韧度值也将无明显的尺寸效应;在相同配合比、相同高度条件下,不同试件形式的双K断裂韧度值无明显的差异。因此,可认为混凝土双K断裂参数是描述混凝土结构裂缝起裂及失稳断裂过程的材料常数,与试样类型和尺寸无关。

花岗岩Ⅰ─Ⅱ复合型断裂试验及断裂数值分析

对三峡闪云斜长花岗岩开展了四点弯曲Ⅰ─Ⅱ复合型断裂试验，测得了ＫⅠ和ＫⅡ，根据试验结果拟合出了临界断裂判据经验公式，并与最大拉应力和最大拉应变理论作了比较分析。模拟三峡船闸高边坡开挖施工过程进行了断裂有限元计算，采用经验断裂判据对船闸边坡岩体裂隙扩展的稳定性作了评价。

中等厚度高强钢缺口板断裂试验及数值分析

为研究中等厚度高强钢断裂机理,对厚度为16 mm的Q345缺口板和开孔板各10个试件进行了拉伸断裂试验,研究了缺口尖锐度对中等厚度高强钢断裂模式的影响.试验表明,初始裂纹形成于缺口边缘内侧,缺口较尖锐的试件断裂延性较低,初始开裂点位于载荷位移曲线的强化阶段,呈脆性断裂;缺口较钝的试件断裂点位于载荷位移曲线的下降段,呈延性断裂.对高强钢缺口板和开孔板断裂试验进行了基于广义屈服模型和椭球面断裂模型的数值模拟和断裂分析,结果表明,金属椭球面断裂模型对预测中等厚度高强钢缺口板和开孔板的初始开裂有较高精度,但对中等厚度高强钢延性断裂的预测偏于保守.

混凝土直拉试验和三点弯曲断裂试验确定的软化曲线的比较

通过混凝土材料直拉和弯曲试验,分别取得了混凝土拉伸软化曲线,并对比分析了直拉试验和三点弯曲断裂试验结果。结果表明,直拉试验所得受拉峰值应力较三点弯曲断裂试验小,这是因为在三点弯曲断裂试验中,应变梯度提高了混凝土的受拉峰值应变,从而提高了受拉峰值应力;直拉试验所得断裂能比三点弯曲断裂试验略大。总体上看,两种试验所得混凝土软化关系相近。因此,三点弯曲断裂试验可代替直拉试验获得混凝土拉伸软化曲线。

基于加速蠕变断裂试验的12%Cr钢高温螺栓安全可靠性评价研究

火力发电厂汽轮机高温螺栓是汽轮机组的重要部件,在长期运行过程中,高温螺栓要承受蠕变、疲劳及其交互作用的影响,机组的启停、振动以及螺栓的制造质量等均对螺栓的使用寿命产生重要影响。在初步了解不同运行时间段的12%Cr钢高温螺栓材料性能状况的基础上,采用加速蠕变断裂试验法对运行35×104h的高温螺栓安全使用状况进行了综合评估,在评价高温部件安全可靠性方面进行了新的尝试。

混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型拉剪断裂试验研究

通过混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型拉剪断裂试验设计及成果分析,基于双K断裂准则,分别计算了混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型拉剪断裂试件失稳断裂破坏时考虑断裂过程区影响的临界有效裂缝长度ac及其对应的应力强度因子KⅠ和KⅡ,建立了考虑断裂过程区影响的混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型拉剪断裂判据,并用二次抛物线拟合了其临界曲线.与不考虑断裂过程区影响的判据临界曲线相比,考虑断裂过程区的影响,可提高裂缝稳定性计算的安全度,降低材料抗裂性能的要求.

车轮钢Ⅱ型裂纹的疲劳及断裂试验研究

通过试验测定了车轮钢Ⅱ型裂纹的疲劳扩展速率、断裂韧性ＫⅡＣ和应力强度因子范围门槛值ΔＫｔｈ，绘制了ｄａｄＮ—ΔＫⅡ曲线，确定了Ｐａｒｉｓ公式，计算了轮辋裂纹的临界尺寸，根据轮辋裂纹的失效尺寸，计算了车轮的疲劳扩展寿命。为研究轮辋裂纹的扩展规律提供了重要的理论依据。

含V形缺口X70管线钢三点弯曲断裂试验研究

通过不同温度条件下不同厚度、不同缺口取向含V形缺口试样进行 3点弯曲试验研究 ,发现X70管线钢具有严重的各向异性现象 ,其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大。试样缺口取向不同 ,试样破坏形式不同 ;分层裂纹以及由分层裂纹所产生的效应主要取决于试样材料中固有的片状缺陷或夹杂 ,有确定的方向性 ,同时与试验温度又有着密切的关系。试验温度低时 ,分层裂纹对材料力学性能影响小 ;随着试验温度增高 ,分层裂纹对材料的力学性能影响增大。

压力管道断裂试验数据库的开发

当前，国际上压力管道试验研究与安全评定技术主要向工程化、系统化、智能化方向发展。本文开发了压力管道断裂试验数据库系统。该系统是专家系统的重要组成部分，其主要内容有（1）用户权限；（2）库及维护；（3）查询；（4）帮助系统。其主要功能是实现已有数据的计算机智能化管理和数据查询自动化。使用证明该系统顺应了向工程化、系统化、特别是智能化方向发展的趋势。

14MnNb_q钢断裂试验数据的统计分析及其应用

１４ＭｎＮｂ＿ｑ钢是焊接桥梁结构用新型材料，本文根据断裂试验的结果，进行了数据的回归统计分析，建立了该钢的平面应力断裂韧性（Ｋｃ）与温度（Ｔ），板厚（ｔ）和转变特征温度（ｖＴｒＥ）等影响因素之间的统计关系。采用该统计关系式并结合断裂力学ｋ概念的工程处理方法，可以确定１４ＭｎＮｂ＿ｑ钢用于桥梁结构的不同构件类别，在不同设计温度下的板厚限定条件。文末，给出了合理应用１４ＭｎＮｂ＿ｑ钢的计算实例。

烟囱纵向冲击断裂试验与分析

本文通过楔形烟囱模型、在纵向冲击波作用下烟囱断裂位置实验和分析，给出纵向冲击只能产生一道环向断裂，断裂位置与输入冲击波作用周期和烟囱本身固有周期之比有关的结论．

实用断裂试验方法的意义与内容(一)

为了在材料性能检测中普遍、持久地应用断裂试验,推荐一种延性材料断裂韧性实用测试方法.该实用测试方法包括侧切三点弯曲试件、测量(?)的两点位移法和测量J_(1c)的位移计法.该方法具有科学合理、通俗易懂、准确可靠、简便快捷、费用低廉等显著特点,适合普遍推广应用.

几种实用的断裂试验方法

为克服标准断裂试验方法测定中、低强度材料KIC值的困难 ,若干实用性断裂试验方法被提出。介绍了几种比较实用的试验方法。这些方法具有简便、经济的显著特点 。

慢断裂试验仪的研制与应用

选择典型的具有不同分子链结构的4种聚乙烯为研究体系,利用慢断裂试验仪对4种材料进行不同温度、不同载荷以及不同切口深度条件的慢断裂生长失效实验。研究表明:4种材料中以D样品粘弹性最强,在实验条件下未观察到慢断裂失效过程;A样品粘弹性最弱,材料断裂失效的时间最短;B和C样品各项性能指数居中,该结果得到其他实验结果的支持。实验表明,慢断裂试验仪适用于对材料使用性能的失效评价测量。

脆性材料断裂试验刚性加载架的工作原理及其应用

对混凝土断裂试验全过程的力学关系进行分析，确定了脆性材料断裂稳定破坏的试验条件和试验机的刚度条件。介绍了自行设计、制造刚性加载架，并前后完成混凝土，岩石小、中、大标准尺寸的系列化断裂试验，使脆性材料的断裂行为特别是应变软化特性得以明显显示的情况。

大体积混凝土裂缝仿真断裂试验数据处理方法研究

水工试验周期长，数据采集量大，分析处理复杂。传统的试验数据处理方法和手段，远不能满足现代海量试验数据分析处理的需要，为提高试验数据分析处理的科学性和快捷性，更有利于数据挖掘和知识发现，为此，针对大体积混凝土裂缝仿真断裂试验特点，对数据处理流程和分析算法进行探索性研究，并取得了显著成效。

基于断裂试验的再生沥青混合料中温抗裂性能

文章基于半圆弯拉(semi-circular bending,SCB)试验方法,在25℃条件下,对不同再生沥青路面(recycled asphalt pavement,RAP)材料掺量、不同级配以及长期老化条件下的再生沥青混合料进行了断裂试验,得到不同沥青混合料断裂能,并采用柔性指数对不同沥青混合料的中温抗裂性能进行了评价。结果表明:不同再生沥青混合料的断裂能数值较为接近,不能很好地表征沥青混合料的抗裂性能;而柔性指数体现了材料的固有断裂属性;再生沥青混合料的抗裂性能受RAP掺量及混合料老化的影响较大,随着RAP掺量的增加及混合料的长期老化,沥青混合料的抗裂性能均有不同程度降低,在实际应用中应对再生材料的用量加以控制,并注重老化后的抗裂性能。

圆盘内裂纹扩展断裂试验及数值模拟研究

鉴于含裂纹的巴西圆盘试验多集中于二维或表面裂纹,而对含纯封闭内裂纹的巴西圆盘断裂研究较少的问题,开展了含90°三维内裂纹的树脂巴西圆盘试样单轴压缩试验,分析了裂纹扩展过程特征,并基于M积分及最大拉应力准则研究了KⅠ、KⅡ、KⅢ分布规律,通过断裂力学有限元软件FRANC3D实现内裂纹扩展全过程模拟。结果表明,含90°内裂纹试样在单轴压缩下裂纹破坏形态为竖直张拉裂纹;达到峰值荷载29.13kN时试样瞬间被劈裂为两半,内裂纹扩展速度达到700mm/s,对试样扩展、破坏形态及断口特征产生显著影响;通过数值模拟得出内裂纹尖端扩展路径,短轴端扩展速率最大,且数值模拟结果与试验相符。

金属板材不同应力状态断裂试验及断裂模型建立

通过金属板材的单向拉伸试验(与轧制方向角度为0°、45°、90°)确定材料的各向异性程度,以选择合适的弹塑性模型进行模拟。通过中心孔拉伸试验、剪切试验、拉剪试验、R5缺口拉伸试验等不同应力状态断裂试验,获取所需试验数据。分别对比MMC断裂模型、CL断裂模型以及LS-DYNA中的MAT24模型三种断裂模型的模拟结果,认为MMC断裂准则的模拟结果可以更加准确描述材料的断裂特性。