通孔球壳胞元结构压缩力学性能

球壳胞元结构作为一种新型轻质功能材料,在航空航天、交通运输等领域有着广阔的应用前景。本工作通过实验和数值模拟的方法对简单堆积的通孔球壳胞元结构受压缩时的力学性能进行了研究,得出其名义应力-应变曲线,分析了结构的有效弹性模量、屈服极限、平台应力、比吸能等性能随球壳壁厚和球心距变化的规律。结果表明,部分球壳胞元结构在压缩过程中出现屈曲现象,并翻转形成塑性铰,从而增强结构的承载能力。球壳胞元结构的有效弹性模量、屈服极限随着球心距增大呈先增加后减小的规律,其平台应力和比吸能随着球心距增大而增加。综合各项数据可得,球壳胞元结构的球心距大于等于18.0 mm是更理想的结构形式。

Property of Corroded Concrete under Compressive Uniaxial Loads

In order to study the compressive property of corroded concrete, accelerated corrosion test were performed on concrete C30.6 corrosive solutions, including hydraulic acid solution （pH=2）, hydraulic acid solution （pH=3） were applied as the corrosive medium. 6 series of corrosion tests, including 111 specimens, were carried out. Mechanical properties of all the corroded specimens were tested respectively. Compressive properties of the corroded specimens （e.g. compressive strength, stress-strain relation, elastic modulus etc.） were achieved. Taking the strength degradation ratio and strain energy loss as damage index, effects of the corrosion solution on the compressive property of corroded concrete were discussed in detail. Relationship between the damage index and corrosion state of specimens were achieved.

三轴循环加卸载下煤岩损伤的能量机制分析

由于煤岩的变形破坏是一个十分复杂的损伤演化过程,因此有必要深入研究各种加载模式下煤岩损伤演化过程的能量转化机制。通过岩石三轴循环加卸载试验,分析了不同围压作用下煤岩的损伤演化行为。实验研究表明,在循环加卸载情况下,煤岩表现出明显的循环滞后环,且随应力的增大煤岩的损伤耗散能增大。在低围压下及单轴压缩下,煤岩的弹性模量随循环应力增大而下降,但在高围压下煤岩的弹性模量没有随循环应力增大而下降。这表明围压的作用引起了煤岩损伤机制的变化。为此给出了基于能量分析的损伤变量定义及其演化规律,克服了传统的基于弹性模量定义的损伤变量的不足,可以较好地描述不同围压作用下的煤岩损伤演化程度。

低温条件下花岗岩力学特性试验研究

从辽宁锦州拟建地下储库工程现场钻取典型花岗岩岩芯,进行不同冻结温度(-10℃～-50℃)和不同含水状态(干燥和饱和)的单轴及三轴压缩试验,分析岩石的变形破坏规律、干燥和饱和状态抗压强度以及三轴剪切强度参数c,?值随温度的变化关系。试验结果表明:(1)无论干燥还是饱和试样,微风化花岗岩单轴及三轴抗压强度随着低温温度的降低而提高,但呈现非线性增加的趋势,得到花岗岩抗压强度随低温温度变化的非线性关系拟合式,并认为微风化花岗岩存在一个抗压强度趋于稳定的温度界限值,此值约为-40℃;(2)微风化花岗岩在干燥和饱和条件下,黏聚力c值随温度的降低而增大,在干燥条件下尤为明显。干燥条件下,微风化花岗岩内摩擦角随低温温度降低变化较小,摩擦角基本保持在57°左右,饱和条件下,微风化花岗岩内摩擦角随温度降低而增加,由-10℃～-50℃增长幅度约为3.43%。该研究成果可为液化天然气(LNG)的低温地下存储提供一定的力学参数依据。

双向加压下岩石能量规律的实验研究

在保持侧向压力基本稳定的条件下,对岩石试件进行了竖向反复加卸载直至破坏的双向压缩实验,得到了不同侧压及不同竖向压力下卸载的等效卸载弹性模量;对岩石试件还进行了双向同步加卸载直至破坏实验,得到了不同加载速度及不同双向压力下卸载的等效卸载弹性模量;两种实验都得到了破坏时的总吸收能、总耗散能和总可释放应变能。同时完成了方板中心圆孔岩石试件在不同加载速度下的双向压缩红外热成像实验。实验结果表明,加载速度越高,则试件表面平均温度越低;反之,亦然。

拉压不同模量有限元法剪切弹性模量及加速收敛

从理论上论述了不同模量问题的剪切弹性模量对数值计算收敛性的影响 ,提出了一种不仅同主应力符号而且同主应力大小有关的剪切弹性模量的确定方法 .在此基础上提出了加速收敛因子 η ,运用 η参与运算 ,使各种不同模量问题有限元计算的收敛速度加快 ,尤其是对大型复杂的、实际的不同模量问题效果更为明显 .

压剪型危岩破坏弹冲动力参数研究

危岩崩塌具有突发性,属于能量快速释放的动力学过程。针对压剪型危岩,提出了压剪型危岩破坏力学模型,建立主控结构面锁固段切向抗力和剪切位移本构方程;发现危岩动力失稳瞬间系统的临滑聚能将释放并转换为危岩崩落动能,推导建立了危岩主控结构面锁固段断裂扩展所需耗能的计算公式,得到危岩临滑聚能和临滑释放能量随剪切位移增大的演化曲线,据此提出危岩突发性破坏后崩塌体弹冲速度和弹冲加速度计算公式。研究成果为进一步分析危岩崩落机制及致灾效应具有一定参考借鉴作用。

煤矸石多孔砖砌体基本力学性能试验

目的为编制墙体材料应用统一技术规范,进行烧结煤矸石多孔砖砌体基本力学性能试验研究.方法按照砌体基本力学性能标准试验方法,对2组试件分别进行了煤矸石多孔砖砌体通缝抗剪和轴心抗压试验,分析砌体试件在整个过程中的受力性能和破坏机理.结果煤矸石多孔砖砌体受压时的开裂荷载为破坏荷载的73%~95%,开裂较晚.抗剪强度平均值为0.52 MPa,抗压强度平均值为6.62 MPa,二者均高于按规范计算的烧结多空砖强度平均值.结论煤矸石多孔砖砌体的抗剪破坏表现为单剪破坏,破坏为脆性且主要发生在砂浆层与块体的粘结面,破坏面较平整;试验中出现块体破坏形态,需进一步提高块体强度;弹性模量试验值均高于规范计算值,按规范计算是偏于安全的.

岩石临界应变能释放率测试及其相关规律

利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用双扭常位移松弛试验对矿石、大理岩、二辉橄榄岩、花岗岩4组岩石的试件进行断裂力学参数测试,获得相应的临界应变能释放率。以试验数据为依据,分析这4组岩石的临界应变能释放率与弹性模量及抗压强度的关系。研究结果表明:随着弹性模量或抗压强度的增加,临界应变能释放率也相应增大,且呈很好的线性关系;所建立的关系可为由抗压强度估算临界应变能释放率提供依据与帮助。

裂缝等效介质模型对裂缝结构和充填介质参数的适应性

基于裂缝各向异性等效介质模型:定量分析了纵横波速度、弹性刚度张量随裂缝密度、裂缝孔隙纵横比及孔隙充填流体性质的变化规律;考察了Hudson模型、Pade近似和Liu含裂缝介质模型的适用条件和精度;重点分析了裂缝孔隙的结构参数、孔隙度大小及充填流体性质对弹性模量和纵横波速度的影响。基于Hudson模型的Pade近似,明确了它对高裂缝密度和大纵横比的适应性。Hudson模型、Pade近似和Liu含裂缝介质模型的响应模拟表明:在裂缝密度小于0.1时,Liu模型和Hudson二阶近似的响应基本一致,Liu模型和Pade近似均适用于裂缝密度小于等于0.2的裂缝介质;裂缝密度大于0.2时,前者适应性更好些。另外,纵横比对饱水裂缝介质标准化刚度模量的影响较干裂缝介质的影响大。

原位直剪试验中岩体弹性模量求取方法探讨

对利用原位直剪试验法向压缩变形曲线求取弹性模量的两种传统方法进行了分析和探讨,认为利用压缩曲线法和间接现场荷载试验法的经验公式计算出的结果均小于实际值。提出了一种新的利用原位直剪压缩曲线求取弹性模量的综合方法,同时采用3种方法求取了岭澳3期工程强风化角岩的弹性模量。分析表明,原位直剪试验压缩曲线综合法求得的弹性模量为压缩曲线法与间接现场荷载法取值之和,其计算原理与直剪试验法向加载时力学变形机制一致,计算值更接近于真实值,有效地解决了边坡岩体变形稳定性分析中弹性模量取值问题。

多孔砖砌体的力学性能试验研究

对ＤＳ１型和ＤＳ２型多孔砖砌体的自重、抗压强度、抗剪强度、弹性模量和泊松比等力学性能进行了试验研究，通过分析认为此类多孔砖砌体采用《砌体结构设计规范》（ＧＢＪ３－８８）中的计算指标是安全可靠的．

泥质砂岩动变形模量的演化规律试验研究

研究动三轴试验中泥质砂岩动变形模量的演化规律。借助自编的试验数据分析程序,研究不同动变形模量定义方法的规律性和适用性,以及结合应变硬化和应变软化机制研究动变形模量与累计残余体积应变、耗散能的演化规律,并对三者之间进行了拟合处理。研究表明,文中提出的加载、卸载段线性回归法定义动变形模量具有良好的适用性,动变形模量的全程演化过程可划分为3个阶段。第1阶段为强化阶段,表现为动变形模量随循环次数的增长;第2阶段为稳定发展阶段,即具有长时间的动态承载力,在此阶段存在动变形模量的突降或突升现象;第3阶段为降低阶段,表现为动变形模量的快速下降,直至岩样发生破坏。

不同取代率再生骨料混凝土在硫酸盐侵蚀和冻融循环共同作用下的力学性能研究

再生骨料混凝土有利于城市绿色、可持续化发展。力学性能是混凝土基本性能,对于混凝土在实际工程中的应用十分重要。在我国西北地区,硫酸盐侵蚀和冻融循环双重作用会对混凝土的力学性能产生不利影响。通过把0%、30%、50%、70%、100%取代率的再生骨料混凝土放入5%的硫酸钠溶液中,采用快冻法分别循环0、40、80、120、160、200、240、280次。在每个冻融循环周期结束后分别检测混凝土的抗压强度,抗剪强度,劈裂抗拉强度,动弹性模量,重量。结果发现:经280次冻融循环之后,若以100%取代率再生骨料混凝土的抗压强度,抗剪强度,劈裂抗拉强度,动弹性模量,重量损失率为基准,0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土抗压强度损失率同比分别减少36%、30%、21%、13%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土抗剪强度损失率同比分别减少25%、21%、15%、9%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土劈裂抗拉强度损失率同比分别减少18%、16%、9%、4%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土动弹性模量损失率同比分别减少23%、21%、14%、10%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土重量损失率同比分别减少7%、5%、3%、2%。最后结合试验结果,详细分析了不同取代率再生骨料混凝土相关性能差异产生的机理,为再生骨料混凝土在实际工程中的应用提供了借鉴。

拉压不同模量有限元法的收敛性分析

针对力学研究中的不同模量有限元法的收敛性问题 ,从理论上论述了不同模量问题的剪切弹性模量对数值计算收敛性的影响 ,提出了一种不仅同主应力符号而且同主应力大小有关的剪切弹性模量的确定方法 .在此基础上提出了加速收敛因子 η ,运用 η参与运算 。

承重节能复合混凝土砌块砌体力学性能的试验研究

承重节能复合混凝土空心砌块是性能良好的新型墙体材料之一。通过对承重节能复合混凝土空心砌块砌体的受压、受剪、弹性模量及泊松比的试验结果,对复合混凝土空心砌块砌体的基本力学性能进行探讨,以利于承重节能复合混凝土空心砌块的推广应用。

复杂加载状态下的剪切本构关系

脆性材料的内部通常含有大量随机分布的微细观缺陷,在受到外部载荷作用时,材料会表现出相当复杂的力学响应。当内部微裂纹受到压剪载荷作用时,裂纹面之间可能会发生相对滑动,它与材料的损伤过程相互影响,表现为非线性应力应变关系等行为。可以从研究一个简单的含一条裂纹的单元体开始,令其承受双轴压力和剪力,利用弹性力学理论中的复变函数解法,考虑到裂纹面间的摩擦力,计算出单元体边界及裂纹所在平面上各点的位移,通过某种平均化方法,可以得到单元体的基体剪应变和总体剪应变,再根据弹性剪切本构关系,进一步得到单元体在该加载条件下的弹性剪切损伤本构方程,同时得到剪切损伤变量的细观描述形式。计算结果表明,2个方向上的压力大小均对材料的剪切损伤和剪切模量产生一定程度的影响。

用能量法计算双模量深梁的弯曲挠度

为了得到双模量深梁弯曲变形挠度的实用计算方法,在考虑剪切变形的基础上,采用能量法研究了双模量深梁在外载荷作用下的弯曲变形挠度计算问题,并推导出了双模量深梁弯曲挠度的计算公式.把能量法的挠度计算结果与弹性理论方法的挠度计算结果进行比较,可知用能量法研究双模量深梁的弯曲变形不但计算过程简便,而且计算精度也很高.研究结果表明,双模量深梁的剪切形状因子与双模量材料的拉压弹性模量有关,而各向同性材料深梁的剪切形状因子却与它的弹性模量无关,所以双模量深梁的剪切形状因子与各向同性材料深梁的剪切形状因子有着本质上的区别.

承重节能复合混凝土砌块砌体抗压及抗剪性能的试验研究

承重节能复合混凝土空心砌块集保温、隔热、承重、节能、施工快捷等优点为一体,符合当前我国建筑节能新型墙体材料要求。通过对承重节能复合混凝土空心砌块砌体的抗压及抗剪性能的试验结果分析,研究了承重节能复合混凝土空心砌块砌体的基本力学性能,为该砌块的推广应用提供技术依据。

国产航空有机玻璃(PMMA)的压缩应力-应变行为研究——Ⅱ.力学性能特征参数分析

讨论从加卸载循环的应力-应变表征曲线提取得到的各材料力学性能,尤其是关于屈服和塑性变形的特征参数。包括加卸载弹性模量E_L^T,E_u^T;屈服点的表征参数:屈服应力σ_s^T,屈服应变ε_s^N,屈服应变能U_s;热激活塑性变形的表征参数:活化体积V_τ和活化能ΔH。讨论这些参数对温度和应变率的依赖关系,寻求由这些特征参数作表述,或是存在于这些参数之间的经验关系或规律。