STFE膜材力学试验与材料本构研究

STFE膜材是一种新型建筑膜材料,它具有良好的透光和透景性能,并且有较高的抗拉强度,可用于大跨度张拉结构中。本文针对这种新式膜材料,基于国内检测标准改进了单、双轴力学试验方法,并测定了其弹性模量、泊松比、剪切模量、徐变伸长率等力学参数。进一步地,提出了描述STFE膜材应力-应变关系与短期时变(徐变、应力松弛现象)力学性能的材料本构模型。试验结果表明,STFE膜材相对于传统织物涂层膜材,拥有更高的弹性模量和同等水平的徐变伸长率,相对于同样透光透景的ETFE膜材,STFE膜材的强度为其6~7倍,弹性模量为其6倍以上,且徐变伸长率不到其15%。综上所述,STFE膜材具有优异的建筑表现效果和力学性能,适合作为透明张拉膜结构的建筑材料。

TA4纯钛带材各向异性屈服行为表征与研究

目的 基于复杂加载状态试验和先进屈服准则,实现考虑塑性演化的TA4纯钛在复杂加载状态下塑性各向异性行为的精确表征。方法 通过0°、45°、90°方向的单拉试验和复杂加载比例的十字形试件双向拉伸试验,获得TA4纯钛的基本力学性能参数和拉伸屈服轨迹,采用不同的屈服准则对试验屈服轨迹进行预测,并通过变r值的屈服准则预测其屈服轨迹的塑性演变规律。结果 在小变形范围内,Yld2000-2d屈服准则对TA4屈服轨迹的预测精度最高;塑性变形过程中,呈线性增大趋势的r值与TA4纯钛的屈服轨迹演变现象直接相关。结论 试验与理论屈服轨迹的对比表明,Yld2000-2d屈服准则可以实现TA4纯钛初始屈服行为的精确表征。TA4纯钛带材的r值随塑性变形呈线性增大趋势,考虑塑性演化的Barlat89屈服准则预测的TA4屈服轨迹外凸性更显著。在TA4纯钛带材冲压成形过程的有限元分析、模具设计和工艺优化中,仅考虑初始屈服轨迹时,可采用Yld2000-2d屈服准则;当各向异性特征存在较强的塑性演化相关性时,可采用形式相对简单的Barlat89屈服准则。

土工合成材料双向拉伸多功能试验机的研制及初步应用

为揭示土工合成材料双向拉伸状态下的力学特性,自主研制了一台双向拉伸多功能试验机,能够进行瞬时和长期蠕变双向拉伸试验。瞬时拉伸采用电机控制,可以实现两个方向任意比例下应力和应变加载;蠕变拉伸采用法码加载,可同时进行3组大变形蠕变拉伸试验。经初步应用表明,该试验机能够进行复杂应力、应变路径下土工合成材料双向拉伸试验,为土工合成材料双向拉伸力学特性的研究提供了一种科学有效手段。

数字图像相关方法在膜材拉伸试验中的应用

利用数字图像相关方法(DICM),测定了双轴拉伸试验条件下Précontraint 1202 Fluotop T2膜材的力学性能,并分析了该膜材的徐变特性。采用CCD及其计算机处理系统,实时获取变形前后膜材表面图像,对变形前后的图像进行相关运算获得应变;确定了膜材的弹性模量和泊松比及徐变时的应变-时间关系。测试及分析结果表明该方法为膜材力学性能的检测研究提供了新的途径。

膜结构检测关键技术的研究进展

与膜结构的广泛应用及其理论分析、计算方法的迅速发展相比,国内膜结构行业在技术、应用领域,尤其是膜结构、膜材料检测测试的研究工作相对滞后.本文介绍了包括膜材料强度指标、力学参数的测试方法以及膜结构连接性能检测、预张力测量等关键技术的研究进展,重点是相关检测仪器的研发、检测方法的认定等方面,并对包括检测规范编制在内的今后工作做出展望.

高面膜堆石坝运行状态下土工膜双向拉伸力学特性——高面膜堆石坝关键技术(三)

针对目前我国土工膜防渗工程设计依然以单向拉伸试验结果为依据,而土工膜在堆石坝面防渗体实际运行中却处于双向拉伸应力状态的问题,采用自主研发的2种双向拉伸试验装置对堆石坝面防渗土工膜的双向拉伸力学特性进行试验研究。对堆石坝防渗常用的几种土工膜分别进行了不同双向拉伸状态下的力学特性试验,并和单向拉伸试验结果进行对比,得到了双向拉伸状态下土工膜的拉伸强度、延伸率、弹性模量和泊松比等力学参数以及真应力-真应变关系曲线。试验结果揭示了高面膜堆石坝防渗土工膜在真实工作状态中的受力变形特性及破坏机理,为面膜防渗体设计计算和受力变形数值分析提供了一定的理论基础和计算依据。

纤维增强橡胶复合材料拉伸与破坏的试验分析

鉴于橡胶制品的广泛应用,本文利用Zwick020材料试验机和Zwick010双向拉伸材料试验机分析了一类纤维增强橡胶复合材料在不同温度条件下的单向拉伸及双向拉伸的力学行为。得到了不同温度条件下材料单向拉伸及双向拉伸的应力-应变关系曲线和材料的破坏条件,由此分析了温度条件和加载条件对纤维增强橡胶复合材料拉伸变形和破坏等力学性能的影响。同时利用实验结果拟合出材料的一类应变能函数及材料常数。

冻融环境下引气混凝土双轴拉-压强度和破坏准则的试验研究

本文对掺引气剂混凝土进行了不同次数快速冻融试验,用电子显微镜观察了经受不同次数冻融循环后混凝土微观结构的变化,并进行了6种应力比下的双轴拉-压试验,观察了试件破坏形态,测得了混凝土试件的抗拉强度和抗压强度。试验发现,掺引气剂混凝土在双轴拉-压荷载作用下,其抗拉强度和抗压强度均随冻融循环次数的增加而明显降低。在此基础上,分析了双轴拉-压极限强度随冻融循环次数的变化规律,并在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的破坏准则。

金属板料高速率拉伸试验及其硬化模型的综述

针对金属板料的动态试验,回顾了高应变速率下弹性杆与液压伺服型单轴试验的方法,介绍了高应变速率下双轴拉伸试验:动态液压胀形试验与动态十字形试件双拉试验。最后,根据不同应变速率下流动应力曲线的四大类型,总结了相应的率相关硬化模型。

机身壁板双向拉伸试验技术研究

为了进行机身壁板的双向拉伸试验,设计了一种曲梁及连接构件将单向载荷分解为双向载荷,在单向拉伸试验机上实现了双向拉伸加载的试验,并用理论分析和验证试验两种手段对试验装置的有效性进行了评估。评估结果表明,试验装置的加载误差满足工程要求。该试验装置简单,可实现多种载荷比加载,疲劳加载频率较快。

双向不等轴拉应变对有纺织物开孔面积率的影响

土工织物应用于防水、反滤、保温、隔离等方面,土工织物的开孔面积率是反映土工织物性能的重要参数,前人对此已有研究,主要集中在单轴拉伸和等双轴拉伸试验。通过双向不等轴拉伸试验,运用白彬推导的公式,采用图像法测试土工织物在双向拉应变下的开孔面积率POA(Percent Open Area)的变化,分析理论值与试验值之间的偏差并加以修正,提出"投影泊松比"的概念,同时探究投影泊松比对开孔面积率的影响。

核电站用钢板混凝土组合结构单元的等效刚度研究

钢板混凝土组合结构(SCS组合结构)是核电用屏蔽厂房的壳体结构的主要形式,具有良好的力学性能和快速施工的特点。对承受平面内双向荷载作用的钢板混凝土组合结构的单元等效刚度进行研究,根据钢板和混凝土的本构关系,将钢板与混凝土组成的复合材料等效为各向同性线弹性材料,利用SCS单元的平面内双向试验标定材料的刚度系数,建立钢板混凝土单元的等效刚度模型。该模型以单元在单轴受拉、面内纯剪和单轴受压的等效弹性参数为基准,对单元主内力空间的不同区域分别赋予不同的等效刚度,以体现加载路径和内力状态对单元刚度的影响。通过与2片钢板混凝土组合墙的试验结果进行计算对比,提出的等效刚度模型能够比较准确地计算钢板混凝土组合墙的荷载-位移响应。

适用于复合材料层合板的双轴拉伸-压缩试验机结构设计

为了研究不同材料混合的复合材料性质以及不同应用场景下的复合材料实际应用性能,需要对复合材料进行研究测试,设计一款适用于复合材料层合板的双轴拉伸-压缩试验机。该试验机通过夹具体对复合材料层合板进行精准定位加紧,双轴分别用伺服电机驱动滚珠丝杠带动负载,完成对材料的拉伸和压缩测试。设计出双轴试验机整体结构并绘制出三维模型和二维平面设计图纸。通过有限元分析软件对整体结构进行关键部位校核,最后分析结果表明,双轴试验机结构设计合理,并且能达到承受最大负载50 KN的能力,满足设计要求。

十字形双轴试验在板料成形性能研究中的应用

由于具有平面内加载、变形路径可实时控制等优点,十字形双轴试验已经广泛地应用于金属板料本构模型与成形极限的研究中。双轴试验设备与十字形试件设计是十字形双轴试验研究中的两大重点。目前,双轴试验仪器包括简易机械装置、静态双轴试验专用设备与动态双轴试验专用设备等;十字形试件的设计也采用了"圆角过渡"、"臂上开缝"或"中心区域减薄"等方式。通过十字形双轴试验的大量研究工作,成功地实现了金属板料各向异性屈服函数的验证、硬化模型的识别以及成形极限图的构建。