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。

高温下碳纤维-混凝土界面受剪性能试验研究

分别在4,40,60,80,100,120,140,160,180℃下进行碳纤维-混凝土界面的剪切试验,研究了不同温度下界面破坏形式、温度对胶体及碳纤维的影响,以及黏结强度随温度的变化规律,初步建立了不同温度下的黏结应力—滑移关系.试验结果表明,40℃时的界面黏结强度高于其他温度;40℃后黏结强度随温度升高而降低;温度超过100℃后,黏结强度基本趋于稳定.

温度和应变率对拉伸载荷下高强铝合金本构关系影响的研究

介绍一种用于高温ＳＨＢ试验的新型快速加热电炉，可在一分钟左右将试件加热至５００℃，最高可加热至１０００℃，并且对金属材料和非金属材料均可加热，从而克服了目前使用的各种加热方法的局限性． 在２０℃～５００℃和０．００２０８～３５０ ｓ－ １的范围内研究了温度和应变率对拉伸载荷下高强铝合金本构关系的影响． 结果表明：（１）随着应变率的提高，该材料的强度提高，延伸率降低； （２）该材料的强度、延伸率及应变率均随温度的升高而降低；

温度和含水状态对岩石劈裂强度影响的试验研究

岩土类材料的强度强烈依赖于含水率和温度条件.以兰州兰山砂岩为研究对象,分别进行了不同温度(+20℃、-5℃、-10℃)和不同含水率(干燥、天然含水率和饱和状态)条件下岩石的巴西圆盘劈裂试验.试验结果表明,常温下,岩石抗拉强度随含水率增加而急剧减小,试样饱和时软化、崩解,丧失承载能力;在不同负温条件下,天然含水状态的试样抗拉强度最大,干燥状态下最小;在-10^+20℃范围内,干燥岩石强度随温度升高,抗拉强度增大,含水岩石均是随温度升高,抗拉强度减小,但饱和岩石在-5℃时抗拉强度最大.含水率和温度对岩样强度的影响存在临界值,超过临界值,岩样强度随上述因素反向变化.试验结论为岩土类材料劈裂强度的标准化测试及其工程应用提供了重要的基础数据参考.

钙质骨料混凝土抗压强度的高温损伤机理

研究了高温后钙质骨料混凝土（C30）残余抗压强度的变化规律，同时借助热重试验、扫描电镜试验和压汞试验对与钙质骨料混凝土同水灰比和经历相同高温冷却条件处理的硬化水泥浆（HCP）进行了微观试验研究．结果表明：HCP在中低温段（100～300℃）的二次水化反应对钙质骨料混凝土在该温度区段的残余抗压强度有很大影响．钙质骨料混凝土高温后残余抗压强度和高温后HCP孔隙率之间具有良好的负相关性．

高温下与高温后Q550D高强钢材料力学性能试验

高强钢具有强度高、韧性好、可焊性优良等优点,其在土木工程中的应用越来越广泛.高强钢在火灾下的力学性能是钢结构抗火设计的重要影响因素.为获取高温下与高温后Q550D高强钢材料的力学性能,基于稳态试验方法,对Q550D高强钢开展了拉伸试验,考察了不同冷却方式(自然冷却与浸水冷却)与过火温度对Q550D高强钢力学性能的影响,获取了不同温度工况下Q550D高强钢的应力-应变曲线和高温下与高温后各项力学性能参数指标(弹性模量、屈服强度、抗拉强度和极限伸长率)的折减系数,并将试验结果与已有规范和文献结果进行了对比分析.结果表明:高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度、抗拉强度随着试验温度的升高而逐渐下降,其折减系数均低于各国规范的取值;当温度超过400℃时,高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度和抗拉强度下降明显,当温度超过700℃时,3个力学性能指标均接近于零;不同冷却方式与过火温度对Q550D高强钢的弹性模量影响不大;当温度低于600℃时,高温冷却后Q550D高强钢的屈服强度和抗拉强度的折减并不明显,当温度超过600℃时,屈服强度和抗拉强度显著下降,且自然冷却方式下的下降程度更大;高强钢与普通钢高温冷却后的屈服强度与抗拉强度存在较大差别.

高温对采场顶板锚索加固系统的影响

通过对花岗斑岩、砂岩和水泥砂浆试样在25～1 000℃温度范围内进行高温强度试验,分析了高温对高硫矿山高温采场顶板全孔灌浆锚索加固系统的影响,得出了一些有重要价值的结论。例如,在25～1 000℃范围内,就花岗斑岩锚固系统而言,采用600℃时花岗斑岩的加热抗压和抗拉强度值进行设计即可满足工程要求。这些结论对在高温环境下或可能遭受高温影响的边坡、隧道、硐室、井巷及采场等岩体加固工程的设计和施工有着重要的参考价值。

Q345低合金结构钢的高温强度试验研究

采用恒温加载试验方法对钢结构建筑常用的Q345低合金结构钢的高温强度进行试验研究,采用切线交点法确定钢材有效屈服强度,并与其它方法强度取值进行对比,给出钢材高温强度回归公式,为钢结构建筑的抗火分析提供依据。

高原寒冷地区沥青混合料弯拉强度影响因素研究

文章针对青藏地区的高寒、大温差等特殊气候特点,进行沥青混合料室内弯拉强度试验,研究沥青混合料弯拉强度受级配、油石比、温度等因素影响的变化规律,为高原寒冷地区沥青路面结构设计提供参考。

高温后沙漠砂混凝土抗压强度超声检测

考虑温度和沙漠砂替代率两个因素,对90个尺寸为100 mm×100 mm×100 mm沙漠砂混凝土立方体进行高温试验,通过对高温后试件进行抗压强度和超声检测试验,探究沙漠砂替代率和温度对抗压强度和超声波速的影响,建立高温后相对抗压强度劣化模型,得到沙漠砂混凝土高温后相对抗压强度与相对超声波速之间的关系,为沙漠砂混凝土高温后抗压强度的无损检测提供技术支撑。

国产超高强度钢板高温拉伸性能浅析

为了解国产超高强度钢板B1500HS的高温拉伸性能,进行了试验方案设计,当材料在完全奥氏体化后保温,冷却到不同试验温度,以不同的变形速率进行等温单向拉伸试验,从而得到材料在不同处理方式下的真应力-真应变曲线。在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了试验。基于试验结果获得了该材料在热冲压成形过程中的流变应力及其变化规律,以及主要热成形参数对力学性能及温度变化的影响规律。

Q890高强结构钢高温蠕变性能

为了解Q890高强结构钢在高温下的蠕变性能,在恒温恒载下对Q890高强结构钢进行了高温蠕变试验研究,试验参数包括温度(400℃、500℃、600℃和700℃)与应力比(0.45~0.95).通过试验,得到了各个温度及应力比下Q890钢的蠕变-时间曲线及蠕变速率-时间曲线,并对其进行了分析.基于蠕变速率-时间曲线,划分了Q890钢高温蠕变过程的发展阶段.最后,利用蠕变试验数据拟合了Field&Field蠕变模型的参数,拟合得到的蠕变模型与Q890高强钢的试验曲线吻合良好.

Q690D-QT高强钢材的高温动态拉伸力学性能

为了研究温度20~700℃下国产Q690D-QT高强钢的拉伸力学性能,开展了系列高温准静态和动态拉伸力学性能试验。试验结果表明:准静态拉伸下随温度上升,弹性模量和名义屈服强度f_(0.2)、f_(0.5)(其中f_(0.2)取为应力-应变曲线和应变0.2%比例偏移线交点的应力,f_(0.5)取应变为0.5%时对应的应力)不断下降,而名义屈服强度f_(1.0)、f_(1.5)、f_(2.0)(其中f_(1.0)、f_(1.5)、f_(2.0)分别取应变为1.0%、1.5%和2.0%时对应的应力)和抗拉强度在200~300℃间先略有上升,后不断下降;动态拉伸下屈服强度在室温下应变率效应不明显,在700℃时应变率效应明显。进一步地,采用多项式拟合给出了准静态弹性模量、屈服强度和抗拉强度的高温折减系数预测公式;并标定了可有效描述温度20~700℃、应变率1 000 s^(-1)下Q690D-QT高强钢拉伸力学性能的Johnson-Cook模型参数(A=760 MPa,B=402 MPa,n=0.534,C=0.004,m=0.966)。

高温处理后红砂岩抗拉强度及其尺寸效应研究

随着核废料处置和地下煤气化等工程的发展,高温岩石力学问题成为目前岩石力学界关注的焦点之一。为研究温度和尺寸对岩石抗拉强度的影响规律,对20℃(室内常温)~800℃范围5种温度水平下,岩样厚径比为0.5~1.0范围的5种尺寸的红砂岩圆盘试样进行室内巴西劈裂抗拉强度试验。试验结果表明:圆盘的荷载位移曲线表现出显著的脆性特征,温度对曲线的发展趋势起主导作用,而岩样尺寸的影响相对较弱;红砂岩的抗拉强度随着温度的升高先逐渐增大后又急剧减小,在400℃时达到最大值;相同温度下红砂岩的抗拉强度与圆盘厚径比均呈现线性减小的关系,并提出相应的经验公式(σt=-Aλ+B)以描述其变化规律,其中,参数A反映了材料受尺寸影响的显著程度,随着温度的升高,参数A先减小后有所增大,400℃时尺寸效应最不明显,参数B为圆盘尺寸无限小(即理想平面状态时)材料的抗拉强度值,随着温度的升高,先缓慢增大后又逐渐减小,在400℃时达到最大值。

负温条件下梅林庙矿红砂岩强度特性及变形规律研究

利用冻三轴试验机研究了负温条件下梅林庙矿红砂岩的力学特性与变形规律。在-15℃低温条件下对红砂岩施加4种围压,分析了围压对岩石强度和弹性模量的影响。结果表明,在冻结条件下红砂岩轴向抗压强度与围压、弹性模量与围压均呈线性关系,红砂岩仍然遵循库仑强度准则。经回归分析得到红砂岩黏聚力为12.7 MPa,内摩擦角为30.4°。岩石破坏形式与围压大小相关。

考虑温度环境下树脂基复合材料力学性能及模型研究

采用试验的方法研究了T300/QY8911-Ⅳ复合材料不同温度环境(室温、160,200,260℃)下的纵向拉伸、横向拉伸及面内切变力学性能,探讨了材料的模量、强度随温度变化的规律并提出了相应的力学模型.试验结果表明:在室温至200℃复合材料纵向拉伸模量、强度受温度影响较小,拉伸模量最大变幅为2.82%,强度为1.41%;当温度升高到260℃时,由于树脂基体变质,材料纵向拉伸模量与强度均下降,模量下降5.85%,强度下降7.01%(均相对200℃);横向拉伸和面内切变模量、强度受温度的影响较大,在160℃范围内,材料的平均模量分别下降了49.21%和70.34%,强度下降了38.49%和44.85%.当温度升至200℃时,材料的横向拉伸及面内切变模量与强度进一步下降,模量降幅为25.13%和38.30%,强度降幅为0.41%和15.95%.拟合结果表明:3个力学模型均适用于不同温度、载荷类型下的数据分布规律,但模型Ⅱ与模型Ⅲ对数据的拟合更准确.

高温后高延性混凝土的抗压性能及微观结构

为研究高温后高延性混凝土(HDC)的抗压性能,考虑温度、冷却及养护方式、静置时间三个因素设计了49组立方体试件,并测试其抗压强度。通过5组棱柱体试件的超声回弹试验,探讨HDC抗压强度、经历最高温度与超声波速和回弹值的相互关系。结果表明:温度对抗压强度影响较大,随着温度升高,抗压强度降低;温度低于200℃时,冷却方式的影响不可忽略;温度为400℃时,静置时间对自然冷却试件也有较大影响。超声回弹试验表明, HDC抗压强度与超声波速和回弹值有良好的相关性;通过回归分析,建立了高温后HDC测强曲线及推定其经历最高温度的公式。借助XRD、 SEM和热重-差热分析(TG-DSC)等试验,揭示了高温对HDC力学性能影响的微观机制。

2.5维机织复合材料的纬向力学性能试验

通过室温(20℃)及高温(180℃)静态拉伸及拉-拉疲劳试验,获得了2.5维树脂基机织复合材料在不同温度下的力学性能及拉-拉疲劳寿命。基于宏观试验,探讨了材料在静载及拉-拉疲劳载荷作用下的破坏模式和失效机理,对比了材料在疲劳载荷作用后的剩余强度与静强度的关系,之后分析了温度对材料静态力学性能及疲劳寿命的影响。结果表明:在20~180℃温度范围内材料的纬向模量对温度不敏感,但纬向强度及疲劳寿命随温度的升高而显著下降。在高温高应力水平(高于80%静强度)下材料的纬向疲劳寿命非常短(小于104次循环),但当应力水平仅下降2%后,材料的纬向疲劳寿命趋于106次循环。另外,高温下材料的剩余强度大于高温静强度。

Q345钢连铸坯压缩状态下的高温力学性能

Q345钢应用广泛,其在拉伸状态下的高温力学性能已有部分研究,但高温压缩力学性能数据匮乏。利用Gleeble-3500热模拟机对Q345钢连铸坯试样进行了热压缩试验,研究了应变速率为0.01 s-1时试样在压缩状态下的屈服强度、抗压强度和弹性模量等随温度(973~1 673 K)的变化规律,同时探讨了试样在1 473 K时不同应变速率(0.001、0.01和0.05 s-1)下的高温力学性能。结果表明,在973~1 373 K温度内,屈服强度和抗压强度都表现出对温度的敏感性。屈服强度由90降到24 MPa,抗压强度由202降到40 MPa。在1 373~1 673 K温度内,屈服强度和抗压强度降幅都很小。弹性模量随温度的升高而减小,其值在1 473和1 573 K温度下相差最大,达1 712 MPa。屈服强度对应变速率的变化并不敏感,均在20 MPa左右,而极限抗压强度由28增加到45 MPa。最后根据试验数据绘制了Q345钢连铸坯在热压缩状态下的屈服强度等高温性能参数随温度变化的关系曲线,可为轻/重压下等技术提供参考数据。

超500 MPa高强钢高温蠕变性能试验研究

火灾发生时,钢材的高温蠕变效应可能会引起结构失效。对高强结构钢Q550,Q690和Q890进行了一系列高温蠕变试验,试验的温度点包括400、550、700℃和800℃,每个温度点下设3个应力水平,分别为0.4 f1,T、0.6 f1,T和0.8 f1,T(f1,T为高温屈服强度),得到了钢材在不同温度和应力条件下的蠕变曲线与蠕变速率曲线,并根据蠕变速率曲线的特征对蠕变的特征阶段进行划分。试验中观察到当温度与应力水平较低时,蠕变发展极为缓慢;而当温度与应力水平较高时,蠕变发展迅速,总蠕变应变很大;在高温、高应力条件下,蠕变速率曲线呈现三阶段特征,即先下降,随后基本保持恒定,然后迅速升高的三阶段;而在较低温度下,蠕变速率曲线仅呈现前两个阶段,可见温度及应力水平对钢材蠕变的发展具有显著影响。