混凝土内部受压力学性能试验与本构分析

为了精准测量受压混凝土内部应力-应变关系,通过在丙烯酸树脂杆上布置电阻式应变片,测量得到混凝土试块内部应变,研发大量程微型土压力盒实现混凝土内部应力测量。将相关测试装置预埋在混凝土试块内部,完成混凝土试块单轴压缩试验,获得精准的混凝土内部应力-应变关系数据。结果表明,混凝土内部本构模型相对于传统本构模型具有良好的延性,且峰值强度远高于传统本构模型。结合国内外几种具有代表性的混凝土本构方程对试验进行了有限元模拟,针对应力-应变曲线、峰值强度及峰值应变进行了对比分析。分析结果表明:实测的混凝土内部应力-应变曲线合理准确,相关测量方法具有良好的精度和可行性;基于我国规范模型的有限元模拟结果与试验结果吻合最好,可进一步推广使用。

FRP约束混凝土关键问题综述

本文从国内外文献中选取了29个纤维布(FRP)约束混凝土峰值应力模型和19个峰值应变模型,并依据诸多同行研究结果中的相关实测数据,对上述模型的精度进行了验证。结果表明,这些模型对强约束构件的预测精度不足,在此基础上,我们通过分段拟合得到了精度较优且较为简洁的峰值应力及应变模型。同时,基于文献数据,我们对影响环向约束力的FRP弹性模量及撕裂应变这两个因素进行了探讨。我们认为:(1)相较于低弹性模量,高弹性模量FRP可延缓混凝土损伤,进而提高核心区混凝土的力学性能;(2)导致FRP撕裂应变降低的原因包括施工扰动、受力差异及材质非均质性;(3)对于碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和芳纶纤维增强复合材料(AFRG),撕裂应变有效系数分别取0.723、0.774和0.774。本文旨在为FRP约束拓展运用提供参考。

基于高温拉伸与压缩实验的LZ50车轴钢热加工图研究

为优化LZ50车轴钢热加工工艺参数,通过热模拟试验机对LZ50车轴钢进行了热拉伸与热压缩实验,分别确定了拉伸与压缩时的峰值应力本构模型,并基于高温拉伸与压缩实验构建了材料的热加工图。结果表明,建立的拉伸与压缩峰值应力模型平均绝对误差分别为3.33%和3.65%,具有可靠性;综合分析LZ50车轴钢拉伸与压缩的热加工图发现,拉伸变形时选取高温低应变速率区域,即变形温度1040~1100℃,应变速率0.1 s^(-1)为LZ50车轴钢最优热加工区域;压缩时真应变为0.6,采用低温高应变速率,即变形温度900~950℃,应变速率1~10 s^(-1)为LZ50车轴钢的最优热加工区域。

冻融劣化混凝土的单轴动态力学特性研究

为研究不同冻融循环次数、不同加载速率下的混凝土的力学性能,对混凝土进行不同冻融循环次数(0次、10次、25次、35次、50次)不同加载速率(10^(-5)s、5×10^(-5)s、10^(-4)s、5×10^(-4)s、10^(-3)s)下的循环加卸载压缩试验。研究结果表明:(1)混凝土的质量随着冻融循环次数的增加而先增大后减小,呈二次曲线关系;(2)混凝土的峰值应力与应变速率的对数呈线性增长的关系,峰值应力及其对应变速率的敏感性随着冻融循环次数的增加而减小;(3)峰值应变随着加载速率的增加而增大,随着冻融循环次数的增加,峰值应变明显增大;(4)选用峰前服从Weibull统计分布函数,峰后服从Lognormal统计分布函数的混凝土动态损伤本构模型。

约束混凝土实用本构关系模型

探讨了约束混凝土的受压性能,分析了钢管约束混凝土及箍筋约束混凝土侧向约束力的作用机理.基于双剪统一强度理论并结合钢管约束混凝土及箍筋约束混凝土轴压试验数据,建立了约束混凝土统一的峰值应力和峰值应变计算公式,并对其进行了验证.与中国现行规范相结合,提出了约束混凝土统一的实用应力-应变本构关系模型,并与试验曲线进行了对比.结果表明:所提出的峰值应力和峰值应变计算公式以及本构关系模型更加精确,并且简单实用,可用于多种约束混凝土构件的非线性分析.

玄武岩纤维约束预压混凝土的应力-应变模型

针对实际工程中对结构构件进行现场加固时不能卸载这一现象,开展了玄武岩纤维片材(BFRP)约束预压混凝土方柱的轴压性能试验,并重点分析了试验所得应力-应变曲线,通过研究发现其形式接近抛物线,结合前人研究确定了抛物线加直线的应力-应变模型。通过对试验数据的处理,进一步得出抛物线顶点对应的峰值应力及峰值应变的计算模型,再加上一定的理论推导,最终得出完整的应力-应变模型。此模型的优点在于考虑了试件加固之前所受荷载的影响,同已有众多模型相比,与工程实践更为接近。

含Nb微合金钢动态再结晶行为

用Gleeble-2000热模拟实验机对实验钢进行高温单道次压缩实验,研究了实验钢动态再结晶行为.实验结果表明:实验钢动态再结晶激活能为304.711 kJ/mol;在较高温度和低应变速率条件下实验钢易于发生动态再结晶,随着lnZ的减小,实验钢应力-应变曲线由动态回复型变为动态再结晶型;当lnZ<22.61时,曲线上出现多个峰值,呈间断式动态再结晶型;峰值应力、峰值应变和临界应变与lnZ呈线性关系;动态再结晶开始时间随着应变速率的增大和温度的升高而缩短.

腐蚀混凝土单轴受压力学性能研究

对分别受酸、无机盐、有机物和微生物等腐蚀作用的混凝土试块进行了单轴受压试验,采用等应变率加载得到了混凝土的应力-应变全曲线.试验结果表明:受腐蚀混凝土由于腐蚀介质的物理化学作用,内部存在较一般混凝土更多、分布更不均匀的初始缺陷,导致弹性模量、峰值应力和残余变形能力降低,降低程度受腐蚀程度影响.腐蚀越严重的混凝土,加载过程中剥落现象越严重,且主裂缝发展迅速,发育显著,而其他裂缝发展不明显.引入初始损伤因子表示腐蚀作用,应用损伤力学理论和概率统计方法建立了腐蚀混凝土单轴受压本构关系模型,所建模型与试验结果基本一致.

Q420钢热变形行为及流变应力模型研究

利用Gleeble-2000热模拟实验装置对Nb,V微合金化Q420高强度低合金钢(HSLA)进行了高温单道次压缩实验.研究了变形条件对该钢的动态再结晶行为的影响,并建立了一系列完整的描述高温变形的流变应力模型.实验结果表明:动态再结晶只在较高变形温度和低应变速率下发生,且峰值应力、稳态应力、峰值应变和临界应变与lnZ呈线性关系;流变应力预测模型和实验结果吻合良好.

带有橡胶垫层的混凝土接触特性试验及其内聚力模型

针对带有橡胶垫层的混凝土试件,通过直剪试验研究了带有橡胶垫层的混凝土接触摩擦特性。采用PPR内聚力模型表征接触面的接触摩擦特性,对试验结果进行了模拟分析。试验结果表明:在带有橡胶垫层的混凝土接触面剪切过程中,剪切应力与剪切位移的变化过程可分为弹性、弹塑性硬化和应变软化变形阶段。当轴向应力在1.5 MPa～13 MPa范围内时,残余强度与剪切强度比在55%～65%,当轴向应力为17 MPa和21 MPa时,残余强度与剪切强度比大约分别为70%、80%。橡胶垫层在混凝土之间起到良好的缓冲作用。在轴向应力较大时,接触面的应力变形会伴有明显的软化变形阶段。利用Archard非线性幂次准则描绘了剪切峰值应力与轴向应力的关系,准则中常数k和m分别为0.97和0.33。PPR内聚力模型计算表明剪切应力随剪切位移变化关系曲线与试验结果基本吻合,为研究盾构管片块体间的接触摩擦作用研究提供借鉴。

纤维增韧轻骨料混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

为探究纤维增韧后轻骨料混凝土应力-应变全曲线,完成了不同混凝土强度等级、纤维种类及掺量下的9组棱柱体单轴受压试验,分析了破坏过程和破坏特征,系统研究了各因素对峰值应力、峰值应变和弹性模量的影响,并结合已有研究给出了各曲线特征点计算模型,考虑纤维轻骨料混凝土自身特征,建立了分段式纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线模型。研究表明:轻骨料混凝土破坏特征与普通混凝土显著不同,掺入纤维有效抑制了其内部微裂缝的开展,起到阻裂、增韧的效果,且随混凝土强度等级、纤维种类及掺量变化差异明显;纤维增韧后试件的应力-应变曲线下降段坡度趋于平缓,脆性得到有效改善;建议的应力-应变全曲线模型与试验结果吻合良好,能够准确描述纤维增韧轻骨料混凝土在单轴受压作用下的受力变形特征。

锈蚀箍筋约束混凝土的单轴受压试验与本构关系模型

为了研究揭示锈蚀箍筋约束混凝土的单轴受压特性,基于36组锈蚀箍筋约束混凝土试件的单轴受压试验,获得了不同锈蚀程度箍筋约束混凝土的应力—应变曲线试验数据,分析了箍筋质量锈损率对约束混凝土的峰值应力、峰值点应变、极限应变以及破坏形态的影响规律,并分别建立相应的计算模型,进而研究提出了锈蚀箍筋约束混凝土的单轴受压本构关系模型。结果表明:随着箍筋质量锈损率的增加,约束混凝土的峰值应力、峰值点应变和极限应变逐渐降低;箍筋体积配箍率越小,箍筋质量锈损率对峰值应力和极限应变的影响越显著;当箍筋质量锈损率分别超过15%、10%和30%左右时,大部分方形箍、棱形箍和螺旋箍在试件轴压破坏位置处发生断裂;锈蚀箍筋约束混凝土单轴受压本构关系模型的计算值与试验数据吻合较好,说明该模型能够合理描述箍筋锈蚀程度对约束混凝土单轴受压应力—应变曲线的影响规律。

不同状态灰砂岩应力松弛特性试验及本构模型研究

岩石的应力松弛现象涉及到各类岩体工程的长期稳定性,且工程中水的影响不容忽视。开展干燥与饱和两种状态下灰砂岩单级应力松弛试验与循环应力松弛试验,对比分析了两种状态试样的松弛行为差异,并采用四单元广义Maxwell应力松弛本构模型对试验结果进行数值模拟验证。结果表明:(1)两种状态下的灰砂岩都表现为非完全衰减的应力松弛形式;(2)相同应变比条件下饱和状态试样的最终应力松弛量略高,差异主要表现在应力松弛的发展趋势上,深受水弱化作用的影响;(3)峰值应力循环松弛试验中,由于水的弱化及内部耗能导致饱和试样延性增高,虽然干燥试样的应力松弛程度高于饱和试样,但对于循环次数以及最终破坏时的轴向应变,结果正相反;(4)四单元广义Maxwell应力松弛本构模型能以极高的精度准确完整地描述灰砂岩单级应力松弛全过程及趋势。

沙漠砂混凝土轴心受压应力-应变曲线试验分析

为探究单一变量下沙漠砂混凝土应力-应变全曲线,分别设计4组不同沙漠砂取代率的棱柱体混凝土试块,进行单轴受压试验,分析沙漠砂混凝土破坏现象、破坏过程以及破坏特征,并研究不同沙漠砂取代率对沙漠砂混凝土峰值应变、极限应变、弹性模量的影响。研究结果显示:沙漠砂混凝土与普通混凝土相比,其破坏特征具有一定的差异性;取代率为20%时沙漠砂混凝土其轴心受压强度达到最高,且胶凝材料对沙漠砂包裹效果较为明显;沙漠砂混凝土脆性明显高于普通混凝土;沙漠砂混凝土无量纲应力-应变曲线上升段、下升段均采用过镇海模型较为贴合,且能准确描述沙漠砂混凝土在单轴受压作用下的变形特征。

一种水泥土非线性应力-应变关系研究

为研究水泥土的力学性能,建立了一种用分段连续函数表示水泥土非线性应力-应变关系的数学模型.给出了确定模型参数的方法,讨论了模型参数的影响因素.最后,给出了水泥土模量的表达式,验证了所提出的水泥土非线性应力-应变关系的适用性,所提出的水泥土非线性应力-应变关系可用于水泥土桩复合地基性能分析.

基于听觉模型的特征在英语重音检测中的应用

对于英语等"重音节拍语言",重音是一个非常重要的韵律学特征。从听觉模型的角度出发,利用基音同步幅度峰值特征能同时表征瞬时频率和强度信息的特点进行重音检测。使用基音同步幅度峰值特征以及与传统特征的组合对英语连续语音的试验结果表明,新特征能使系统误识率降低1.5%。

Q345E钢奥氏体动态再结晶行为研究及数学模型的建立

利用Gleeble-3800热模拟试验机对低合金高强度结构钢Q345E在1150~800℃之间的奥氏体动态再结晶及动态相变行为进行研究。确定了试验钢Q345E奥氏体动态再结晶的临界应变条件;研究了变形温度、应变速率等变形条件对试验钢奥氏体动态再结晶的影响,通过高温热力学模拟试验得到了Q345E钢在不同变形条件下的流动应力曲线,得出了动态再结晶激活能为467.767kJ/mol,通过对实验数据的拟合回归分析,建立了动态再结晶热变形模型和峰值应力、峰值应变与Z因子的关系,为控制该钢的组织和性能提供了基本依据。

粉砂质泥岩常规力学、蠕变以及应力松弛特性的对比研究

在相同围压下,对饱和粉砂质泥岩分别进行常规三轴压缩试验、三轴压缩蠕变试验以及三轴压缩应力松弛试验。基于试验结果,比较3种力学试验得出的岩石试样轴向强度大小以及轴向峰值应变大小,并从岩石破裂机制方面解释岩石强度以及变形差异产生的原因。采用Burgers模型描述粉砂质泥岩的蠕变与应力松弛特性,依据模型参数辨识结果,比较常规力学试验得出的剪切模量G与Burgers蠕变模型和应力松弛模型得出的瞬时剪切模量G1大小关系,并比较Burgers蠕变模型与应力松弛模型对应参数值之间的大小关系。研究结果表明:(1)粉砂质泥岩试样的瞬时强度最大,蠕变长期强度其次,松弛长期强度最小。(2)常规力学试验中试样的轴向峰值应变最大,应力松弛试验中试样的轴向峰值应变其次,蠕变试验中试样的轴向峰值应变最小。(3)常规力学参数G值与Burgers蠕变模型和应力松弛模型参数G1值相差较大,分别是蠕变模型和应力松弛模型参数G1值的64.5,86.8倍。(4)对于G1,G2,1,2这4个参数,蠕变模型辨识得出的参数值均较应力松弛模型辨识得出的参数值大。2种模型的G1参数值大小接近,而其他3种参数G2,1和2,采用2种模型辨识得出的参数值差别较大,相差1～2个数量级,其中G2参数值相差最小,1参数值相差最大。与剪切模量G1,G2参数值相比,2种模型的黏滞系数η1,η2参数值相差较大,表明1,2对岩石蠕变与应力松弛特性的影响较大。(5)粉砂质泥岩蠕变与应力松弛模型对应参数的比较结果,证明所得出的岩石蠕变与应力松弛模型参数的正确性,与线黏弹性材料不同,岩石的蠕变特性与应力松弛特性是不等同的,不能简单地由岩石的蠕变特性推导得出其应力松弛特性。

三峡库区黄土坡滑坡滑带土直剪应力松弛特征试验研究

滑带土的应力松弛对滑坡的长期稳定性计算和支挡结构的设计具有重要的影响。为研究不同应力状态下滑带土的应力松弛特征,利用全自动直剪仪对三峡库区黄土坡滑坡滑带土在不同的垂直压力σ_n、剪应变γ、剪应变增量Δγ条件下进行了直剪应力松弛试验研究。结果表明:黄土坡滑坡滑带土的应力松弛曲线呈现出应变软化特征;随着垂直压力的增大,滑带土的应力松弛量逐渐增大;随着剪应变的增加,滑带土的应力松弛量呈先增加后减小的趋势;以滑带土应力松弛曲线的最大曲率点(T点)为分界点,可将滑带土的应力松弛过程划分为两个阶段;采用双指数衰减模型能够正确地描述滑带土直剪应力松弛曲线的特征;随着剪应变增量的增加,滑带土应力松弛双指数衰减模型拟合曲线拐点T出现的时间减小,滑带土第I松弛阶段应力松弛量的占比减小,与第II松弛阶段应力松弛量的占比呈轴对称关系,且到对称轴的距离减小。

一种箍筋约束混凝土峰值应力的概率模型

该文首先基于多轴受力情况下混凝土材料的极限强度面和Willam-Warnke五参数破坏准则,结合144组箍筋约束混凝土棱柱体的试验数据,建立了箍筋约束混凝土峰值应力的确定性模型;然后综合考虑主观不确定性和客观不确定性的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛法,建立了箍筋约束混凝土峰值应力的概率模型;最后通过与试验数据和传统确定性模型的对比分析,验证了该概率模型的有效性和适用性。分析结果表明,该概率模型不仅能够合理描述箍筋约束混凝土峰值应力的概率特性,而且能够校准确定性模型的置信水平和预测精度,还可以确定具有预定置信水平的箍筋约束混凝土峰值应力的概率特征值。