高温后钢纤维自密实混凝土动、静态力学性能研究

为探索高温对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)的动、静态力学性能的影响,对常温(25℃)和不同温度(200、400、600、800℃)热处理后的SFRSCC进行动、静态力学性能试验,结合LS-DYNA软件与HJC本构模型进行数值模拟分析。结果表明:随着温度等级的提高SFRSCC的静态抗压强度先增大后减小,在200℃时达最大值66.9 MPa;在同等级冲击荷载作用下,随着温度等级的提高,SFRSCC的动态抗压强度先增大后减小,并在200℃时达到最大;SFRSCC的动态抗压强度随冲击荷载等级的增加而增大,动态强度增长因子随应变率的增加而增大;模拟与试验的破坏形态具有一致性。

基于运动学视角的车轮悖论探秘

为了揭示车轮悖论产生的原因并对其作出合理的解释,以在水平面上滚动的圆轮为研究对象,构建同心圆下边缘在水平面上碾压的运动模型,应用点的运动学、点的合成运动和刚体平面运动的理论研究了车轮在水平面上滚动时其上任一点的运动规律,从运动学角度对亚里士多德车轮悖论进行探秘。研究发现,只有当圆轮滚过一圈时轮上各点才具有相同的位移,且此时圆轮上各点位移的大小仅与轮的运动形态有关;圆轮上各同心圆的下边缘在水平面上所碾过的长度仅与圆轮滚过的角度θ及圆轮的运动形态有关。当半径为R的圆轮在水平面上作纯滚动且转过角度θ时,圆轮上各同心圆在水平方向所碾过的长度均为Rθ;当圆轮边滚边滑时各同心圆在水平方向所碾过的长度也均相等但都大于Rθ;同心圆随着圆轮滚动的过程中,在任意时刻同心圆的下边缘点相对于地面有滑动,这是同心圆随圆轮滚过一圈时其在水平方向上碾过的长度不等于该同心圆周长的根本原因。

石灰石粉-矿粉对全珊瑚混凝土力学性能的影响

为了探究石灰石粉和矿粉掺量对全珊瑚混凝土对劈裂强度以及分形维数的影响,在全珊瑚混凝土中添加替代水泥总量固定为40%石灰石粉及矿粉,通过改变两者之间比例制作全珊瑚混凝土试样,利用∅75mm分离式霍普金森压杆在0.2、0.4、0.6MPa的冲击气压下,对不同掺量的石灰石粉和矿粉的全珊瑚混凝土试件进行动态劈裂力学试验。实验研究表明,在冲击荷载作用下,加载率对全珊瑚混凝土的动力学参数有着明显增强效应,其中峰值应力与应变率呈线性正相关关系;当石灰水粉掺量为16%、矿粉掺量为24%时抗拉强度达到最大,能量提升转化最佳;全珊瑚混凝土试样的破坏模式一般是沿径向穿过珊瑚骨料,试样破碎的分形维数与应变率的对数呈线性正相关,当石灰石粉掺量在12%~20%之间以及矿粉掺量在20%~28%之间时能最大限度减小分形维数。通过各项方法分析得出石灰石粉-矿粉的在全珊瑚混凝土中最佳掺比,对海洋工程建设防护具有参考意义。

基于创新实验的材料力学教学方法探索

材料力学作为土木工程相关专业的基础课,其基本概念对土木工程专业学生具有重要作用。以材料力学中轴向拉伸与压缩章节为例,介绍了课程思政背景下基于创新实验的教学方法。从课程实验的设计、课程实验的导入、课程思政元素的融入以及考核方式的改变等方面,对传统材料力学教学方法进行革新。借助于有限元软件、数据处理软件和实验分析,培养学生的综合实践能力、观察能力和团队协作能力,实现了课程思政与课程改革的统一。通过实验班级学生反馈信息和实际教学效果来看,学生的学习兴趣浓厚,对材料力学基本概念掌握清晰,学生的综合素质提升明显。

泡沫混凝土动态力学性能及本构关系

采用分离式霍普金森压杆(SHPB),对泡沫混凝土进行了不同最大应变率下的冲击试验.结果表明:泡沫混凝土动态应力-应变曲线均呈现出明显的应变率效应,因材料多孔结构的特殊性,整段曲线上下波动较大,在破坏阶段尤为明显;应变软化阶段中应力值并没有快速下降至完全丧失承载力,而是形成了较高的应力平台,并且最大应变率越高,应力平台越长、越显著.从破坏层面分析,较低最大应变率下泡沫混凝土主要呈均匀压实破坏;较高最大应变率下则呈现逐层塌落的破坏形式.借鉴宏观损伤变量及朱-王-唐本构方程,归纳宏观试验结果,通过改进建立了反映泡沫混凝土峰值应力前动态应力-应变关系的等效本构方程.

DIC法在岩煤岩冲击破坏试验中的应用

为了研究岩煤岩组合体在冲击破坏过程中的全场应变和位移,利用霍普金森压杆对煤单体及岩煤岩组合体试件进行冲击试验。利用高速摄像机采集数据,运用数字散斑相关技术对岩煤岩组合体进行非接触式测量,用DIC软件对数据图像进行筛选和分析。试验得到应力应变曲线、全场应变散斑图和位移散斑图。试验结果表明,在冲击过程中岩煤岩组合体前期内部不均匀变形较大,后期组合试件内部的应力波经过多次传播以及反射,使得应变趋于均匀;受冲击荷载时,中间煤部分先产生裂隙,随后裂隙向岩石扩展形成贯通裂纹直至破坏;试件不断被冲击压缩后,水平方向位移的变化也逐渐一致。

A NOVEL METHOD FOR MEASURING AND CHARACTERIZING DYNAMIC FRACTURE-INITIATION TOUGHNESS OF ELASTIC-PLASTIC MATERIALS

The characterization and testing methods of the dynamic fractureinitiation toughness of elas- tic-plastic materials under tensileimpact are studied. By using the self-designed bar-bar tensile impactappa- ratus, a novel test method for studying dynamicfracture-initiation ahs been proposed based on the one-di- mensionaltest principle. The curve of average load v. s. displacement (P-δ)is smooth until unstable crack propagation, and the kinetic energywhich does not contribute to the crack growth can be removed fromtotal work done by external-force to the specimen.

力系平衡问题的教学内容优化设计

在力系平衡的传统教法中,存在一些前后内容不合逻辑的问题,且没有利用各力系之间内在的联系来布局和安排教学内容,不符合一般到特殊的认知规律。将传统教法中平面汇交力系的平衡问题纳入平面力系平衡问题的框架下,并导出其独立的平衡方程,解决缺少理论基础的问题;据各种力系的内在联系,基于辩证统一的思想和一般到特殊的规律来安排教学内容,形成一个知识点高度集中、内容简洁、逻辑性和可操作性都很强的新教法。该教法注重理论的推导过程及应用的灵活性,着重培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,利于培养和提高学生的逻辑思维能力和科学素养。

基于DIC技术的煤岩组合体动态破坏特性研究

为探究煤岩组合体的动态冲击力学特性和破坏时的应变演化情况,利用分离式霍普金森压杆装置结合高速摄像系统,分别对岩煤岩和煤岩煤组合体开展轴向冲击试验。采用数字图像相关技术观测试件全场应变变化,对比分析了两种组合体在不同冲击速度下的动态应力应变曲线、动态抗压强度、破坏过程图像和应变云图。试验结果表明,相同直径、高度下的岩煤岩的动态抗压强度大于煤岩煤;岩煤岩组合体在加载初期经历的压密阶段较短;不同冲击速率下,两种煤岩组合体的起裂均为煤层端部的破坏。