考虑孔隙变形的孔隙介质本构关系初探

孔隙存在是孔隙介质材料结构的本质特征,它决定了孔隙介质的本构关系呈现更为复杂的性质。首先给出了孔隙介质的视应力、视应变、骨架实际应力和骨架实际应变的定义,并在理想孔隙介质的物质模型假定下讨论了理想孔隙介质的本构关系,表明即使孔隙介质的骨架结构满足虎克弹性体本构关系的假定,即假定骨架的实际应力与实际应变之间呈现线性关系,但由于孔隙的存在,孔隙介质的视应力与视应变之间还是呈现非线性,说明应力与变形之间的非线性是孔隙介质的固有特性。

温度与冲击荷载耦合下花岗岩动力性质

为考察岩石的热动力学特性,利用改进的分离式霍普金森压杆,对不同实时温度下的花岗岩试样进行了50~250 s-1应变率的冲击压缩试验.基于测试数据,研究发现不同温度下应变率敏感性有所差别,700℃时花岗岩抗压强度的应变率效应最弱,而峰值应变的率效应非常明显,弹性模量的应变率效应无明显规律,如20℃和700℃时,弹性模量表现出随应变率升高而增大的趋势,但300℃和500℃时,其随应变率的增大而降低;较常温状态,300℃时花岗岩的抗压强度变化不大,当温度升高到500℃时,花岗岩热损伤效应明显,其动态抗压强度与弹性模量均大幅降低,而峰值应变呈增大趋势.700℃时热损伤现象突出,抗压强度与弹性模量迅速降低;此外,还发现当温度升高时,不但岩石的破碎程度加重,而且岩样的颜色也发生改变.

混凝土材料的动态承载力与惯性效应

混凝土材料的宏观承载力包括材料的真实动态强度与惯性效应两部分,本文为了建立描述混凝土宏观承载力的物理模型,分析了材料真实动态强度与惯性效应的物理机制,建立了一个质量-阻尼元器件模型,进行了混凝土材料的SHPB数值实验.研究结果表明混凝土宏观承载力中的真实动态强度取决于材料特性及应变率的大小;惯性效应与应变率的梯度成正比例关系,而与应变率无关;提出的质量-阻尼元器件模型可以定性地表征混凝土材料的真实动态强度和惯性效应.

混凝土材料真实动态强度及率效应机理研究

混凝土的动态承载力包括真实动态强度和惯性承载力两部分,并且真实动态强度存在极限动态强度。以往的研究并没有区分真实动态强度和惯性承载力,过高地估计了混凝土的真实动态强度。该文研究了混凝土材料应变率相关强度的物理机制,将混凝土的宏观承载力分为真实动态强度和惯性效应引起的附加承载力,分别揭示了真实动态强度与惯性效应的物理机制。物理机制表明混凝土的真实动态强度不是无限增加的,而是存在一个极限值,这与混凝土材料非线性单轴动态S准则的规律相同。因此,利用S准则来描述混凝土的真实动态强度。通过与动态单轴压缩试验结果和动态单轴拉伸试验结果比较表明,S准则能够合理地描述混凝土材料的真实动态强度规律,并且能够很好地反映混凝土材料的极限动态强度。

双层混凝土复合梁静动态弯拉破坏模式分析

针对无砟轨道层间损伤的问题,开展了双层混凝土在共同受力下协同工作性能的研究.从细观视角出发,运用图像处理技术获得试件表面骨料的分布状态,建立了双层混凝土复合梁的二维细观模型;对混凝土4点弯拉试验进行模拟与验证,探究了加载应变率对混凝土梁弯拉破坏模式、弯拉强度及应力位移关系的影响.研究结果表明:从力-位移曲线和破坏模式两者来看,数值模拟结果和试验结果都较为接近,说明运用细观尺度计算模型模拟混凝土开裂过程的方法是可行的;高加载应变率1×10^(-2)/s、1×10^(-1)/s下,双层混凝土之间的交界面处会出现较大损伤;在1×10^(-3)/s、1×10^(-2)/s、1×10^(-1)/s加载应变率下,最大承载应力分别为1.50、6.41、14.40 MPa,混凝土裂纹由沿薄弱交界面周围扩展的单一裂纹型式转变为复杂的多裂纹型式,且裂纹宽度急剧增加,损伤破坏扩展至整个受拉区.

真应力应变曲线的自动测试

介绍材料力学实验中的微机自动测试系统及其测试:真应力应变全程曲线和屈服极限σ_s,强度极限σ_b、延伸率δ、颈缩率ψ的自动测试方法。并结合实例说明了软件和横向位移传感器的结构设计。

采用横梁位移速率实现GB/T228.1-2010中的方法A

通过大量横梁位移速率控制下的原始拉伸数据,计算了横梁位移控制条件下,名义应变速率与实际应变速率之间的差异,并以此为依据对横梁位移速率进行了修正和验证。结果表明:该修正方法简易可行,建议替代GB/T228.1-2010中原有的修正方法。

反应堆压力容器接管段三维弹塑性应力分析

反应堆压力容器在正常运行、事故、水压试验等工况下承受包括自重、压力、热膨胀、地震和管道载荷等复杂载荷。由于接管段几何不连续性,容易产生应力集中而发生破坏,是压力容器结构分析的关键部位。目前,反应堆压力容器应力分析研究主要采用线弹性分析方法。由于载荷的复杂性以及几何不连续,材料可能会发生塑性行为。在某些极端工况下,采用线弹性计算结果进行应力评定可能无法满足规范要求,这可能由于线弹性分析的过保守造成的,而弹塑性分析能够得到更接近实际的结果。采用反应堆压力容器材料的真实应力—应变曲线作为输入,并采用了ANSYS的多线性随动强化模型模拟压力容器材料真实本构,建立压力容器接管段的三维有限元模型,对压力容器接管段进行弹塑性应力分析。研究得到了压力容器接管段在内压载荷下的应力分布规律,塑性区域随载荷增大的扩展规律、压力容器最终失效的塑性极限载荷,为压力容器设计提供理论依据。

基于小概率事件法估计大坝混凝土实际抗拉强度

结合三维弹性徐变仿真计算公式分析了应变计组实测值转化为实际应力的计算公式,认为当前采用应变计组实测应变计算三维空间实际应力的公式不够完善,给出了理论严谨的应变计组测值转化三维空间实际应力计算公式。提出了利用小概率事件法估计大坝混凝土实际抗拉强度,结合混凝土大坝埋设的应变计组和无应力计实测值,采用小概率事件法初步探讨了大坝混凝土的实际抗拉强度和极限拉伸变形的估计,实践表明,当获得应变计组长时间测值系列,以及获得较多的应变计组的测值样本后,基于小概率事件法可以得到符合大坝混凝土实际情况的抗拉强度和极限拉伸变形。

实时温度下中细粒花岗岩动力响应与吸能特性试验研究

基于改进的分离式霍普金森压杆,研究实时温度下中–细粒花岗岩的动力响应与吸能特性。结果表明:温度在20℃~500℃下,花岗岩全应力–应变曲线的弹性、塑性与应变软化3个阶段特征明显,700℃时的应力–应变曲线出现塑性屈服平台;应变率增加,岩石抗压强度增大,但随温度的升高应变率效应逐渐减弱;温度和应变率对岩石弹性模量的影响规律均不明显;应变率增加会使岩石单位体积的能量吸收能力提高,但不同温度下应变率对单位体积吸能的影响效果有较大差异;500℃及以下时峰值应变的应变率效应比较接近,但700℃时峰值应变的应变率敏感系数大幅增加;采用相同气压加载时,发现不同温度下应变率所处范围差异较大,而且气压对应变率的影响系数也不相同;500℃及以下,随应变率增加试样破坏形式从劈裂过渡到碎裂,700℃时试样则呈粉碎性破坏。

单向压缩实验测试大变形冷拉铝棒力学性能

描述了在室温下用单向压缩实验测试大变形条件下冷拉铝棒的力学性能的方法和步骤,求出了大变形条件下的材料常数。实验结果表明:端面不同摩擦条件对试样压缩后的高度应变,开始时影响较大,随着变形程度的增加影响减小;冷拉铝棒在大变形条件下的实际应力-应变曲线,可以较为准确地用指数形式的硬化曲线表示;加载历史对指数硬化规律有较大的影响;端面不同摩擦条件对试件压缩后的鼓出程度影响很大,垫聚乙烯对降低摩擦影响有明显效果;随着变形程度的增加,鼓出程度明显增加,但当变形程度达到一定的值以后,鼓出程度减小。

全尺寸隔水管在复杂应力状态下的力学特性试验研究

为对隔水管在复杂应力状态下的力学特性进行试验研究,研制了能够模拟高液压环境下管柱力学行为的特殊试验装置——深水管柱力学模拟试验系统,并借助该系统对全尺寸隔水管在受内外压条件下进行了力学特性模拟试验。结果表明:试验系统运行良好,能够有效地按照要求进行加载、卸载。试验中通过对隔水管试件进行内外压加载,同时对系统两端的轴向活塞加压,消除了由于内外压产生的轴向力,实现了在内外压条件下的隔水管力学特性模拟试验。通过在管柱外壁粘贴电阻应变片,得到了其真实径向应变与环向应变随内外压变化的关系曲线,并通过分析计算得到了试件的真实应力状态。由于隔水管加工制造等方面的误差,真实的应变数据、应力状态与理论推导结果并不重合。为了提高深水作业的安全性与经济性,可以借用试验结果对理论推导值进行修正,也说明了用试验方法进行隔水管力学特性研究的重要性。该试验系统为深水作业管柱等的模拟试验提供了一个良好的平台,能够有效降低深水钻采作业的风险,提高深水钻采作业的经济性与安全性,具有较高的推广应用价值。

确定既有混凝土构件实际内力的新方法

在混凝土结构的试验研究、加固改造、质量鉴定和事故分析中,为获取处理问题的直接依据,常常需要准确判定构件的实际内力。通过在构件纵筋的外露面上钻小孔及扩孔、测定钢筋应变增量,本文提出了简便、实用的求解构件中钢筋、混凝土实际应力及构件实际轴力与弯矩的新方法。