不同小试样测量蠕变性能的比较研究

小试样蠕变试验技术,在服役构件力学性能测试中得到了广泛的发展与应用。目前已有小尺寸单轴试验、小冲杆试验、剪切冲压试验、压痕试验、三点弯试验、悬臂梁试验、固支直杆弯曲试验、圆环试验和双杆试样等方法。基于上述小试样方法,重点从试样尺寸、应力状态、关联式类型、蠕变性能、变形测量和影响因素等方面,全面地综述不同小试样测量材料蠕变性能的方法和结果的异同。通过对比发现,不同类型试样所得蠕变曲线差异较大。小冲杆试样的数据转换过程较为复杂,试验过程中影响因素较多。悬臂梁试样和圆环试样的等效标距较大,变形测量误差小。三点弯、悬臂梁和圆环试样,蠕变试验过程中存在大变形效应,可采用临界载荷法预先控制试验载荷范围。固支直杆弯曲试样方法对摩擦的敏感性较低,可获得较为准确的断裂数据。所得结论为选择合适的小试样方法测试材料的蠕变性能提供理论指导和依据。

试样尺寸及制样粒径大小对粗粒土三轴试验抗剪强度的影响

三轴试验是确定土的抗剪强度的主要方法,试样尺寸是影响三轴试验结果的重要因素之一.粗粒土的三轴试验需要采用大尺寸的试样进行,相应需要采用大尺寸试验装置及更多的制样用土.与大尺寸三轴试验相比,采用小尺寸三轴压力室,所需的试样较小,制样用土较少,且小尺寸三轴试验过程更快,试验成本更低.但采用小尺寸试样对粗粒土进行三轴试验时,往往得到偏小的抗剪强度参数,导致实际工程设计过于保守而不经济.为了降低试验成本,可以采用小尺寸试样进行试验,通过对试验结果进行修正来获得大尺寸试样试验结果,进而使工程设计具有良好的经济性.针对以上问题,本文对比研究了不良级配砾质砂混合物在采用去粗法前后制样试验所得的抗剪强度,提出了采用不同尺寸试样进行试验时对试验结果进行修正的方法及计算公式.

饱水法测定混凝土孔隙率的试块尺寸优化研究

混凝土的孔隙率对其宏观力学性能及耐久性有较大影响,准确测定混凝土孔隙率对分析混凝土的宏观力学性能至关重要。文章通过调研分析、理论推导、对比试验等手段,对混凝土孔隙率的测定方法及孔隙率测定时的混凝土试块尺寸选择方法进行了系统研究。基于调研分析及理论推导,提出了基于混凝土饱水试验的混凝土孔隙率测定方法,推导了饱水法测定混凝土孔隙率的计算公式,并建立了相应的试验步骤。基于饱水法、通过采用不同尺寸的混凝土试块测定混凝土孔隙率的对比试验,获取了不同试块尺寸对混凝土孔隙率测定结果的影响,基于试验的可操作性、方便性及与常规试验规定的统一性,建议了基于饱水法测定混凝土孔隙率的最优化试块尺寸。研究对推动混凝土孔隙率测定方法的进步与标准化具有积极作用。

深海载人潜水器载人球备选钛合金的断裂韧性试验结果分析(英文)

为提高结构的可靠性,深海载人潜水器载人球的设计标准越来越重视材料的综合性能,因此钛合金成为广泛应用于潜水器耐压球壳的理想材料。基于断裂韧性指标的损伤容限设计原则将在未来的结构优化方案中得到体现,其中断裂韧性是重要的材料损伤容限特性之一。为研制4500m载人潜水器,文中对两种备选钛合金的多组非标试样断裂韧性试验结果进行了分析,重点考察了相同韧带尺寸下试件厚度的效应,对非标试样KQ和P_max/P_Q随着厚度的变化趋势进行了解释,为修改现行断裂韧性试验标准提供了建议。

楔入式紧凑拉伸法确定混凝土的断裂能

本文采用楔入式紧凑拉伸法,对6组不同高度的36个楔入式紧凑拉伸试件进行了断裂试验,研究混凝土断裂能的确定方法和尺寸效应。根据断裂功的计算原理用所测得的荷载与裂缝张开口位移曲线,分别采用幂函数和指数函数拟合得到的尾部曲线对断裂能的贡献,计算出试件的断裂能。结果表明,两种函数拟合得到的尾部曲线有所不同,由此所计算出的断裂能也有一定差异,200mm高的试件的断裂能略小,当试件高度大于300mm后,断裂能不随试件高度的增大而变化,各种尺寸试件断裂能的平均值为204N/m。可认为采用本文试验方法所确定的断裂能在试验的试件高度范围内基本上是常值,无明显尺寸效应。

土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究

橡胶砂作为轻质耗能填料在土木工程中应用越来越广泛,土工格室加筋可提高橡胶砂的抗剪强度和整体稳定性。针对关于橡胶砂或加筋橡胶砂动力特性的认知缺乏的现状,通过大尺寸循环单剪试验研究了橡胶砂分别在有无土工格室加筋情况下在水平循环荷载作用下的滞回特性。获得了加筋和非加筋橡胶砂的滞回曲线、动剪模量曲线和阻尼比曲线,并应用Stokeo–Darendeli模型对橡胶砂动力特性进行拟合,得到了加筋和非加筋橡胶砂的动力特性参数。基于对比分析,揭示了土工格室对橡胶砂动力特性影响的规律与机理。试验结果表明:(1)土工格室加筋能限制橡胶砂中剪切带的发展,使得橡胶砂在大应变下的滞回曲线反S形特征减弱、阻尼比增大;(2)由于网兜效应引起颗粒接触法向应力增大,土工格室加筋使橡胶砂动剪模量增大,且随着橡胶含量的增高而增大愈明显;(3)土工格室的加入降低了循环加载次数对橡胶砂动力特性的影响,并使得橡胶砂最大动剪模量随橡胶含量和竖向压力变化的速率减小。给出的土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的定量分析结果,可为后续研究和工程应用提供参考。

深部岩体分区破裂化模拟试验模型几何尺寸的确定

为了揭示深部岩体在开挖时所发生的一系列变化情况,需要进行模拟试验研究。简要介绍了深部岩体在开挖洞室或巷道时发生的分区破裂化现象及其发展规律。根据分区破裂化力学现象、模拟试验背景和试验加载条件,运用弹性力学的基本理论,通过分析与计算,确定了采用b/a≥10作为模型几何参数的选取原则。在实验室条件下,可以采用石膏半径b=1 000 mm,钻孔半径a=100 mm的圆柱体模型来模拟深部岩体的分区破裂化现象及其规律。

岩石巴西劈裂强度与裂纹扩展颗粒尺寸效应研究

基于一组经室内巴西试验结果标定的类岩石材料细观参数,通过颗粒流程序(PFC)建立圆盘试样离散元模型,对含不同颗粒粒度中心直切槽圆盘试样进行巴西劈裂模拟,分析颗粒尺寸对荷载-位移曲线、拉伸强度和破裂模式的影响,揭示裂纹扩展过程中细观力场、微裂纹以及能量演化规律。研究结果表明:切槽圆盘试样荷载-位移曲线可分为单峰值(type I)、峰值之后软化(type II)以及峰值之后强化(type III)3种;切槽圆盘试样拉伸强度显著比完整圆盘的低,降幅与切槽倾角和颗粒半径相关;当切槽倾角不变时,拉伸强度总体上随着颗粒半径的增大而增大;而当颗粒半径不变时,拉伸强度随着切槽倾角的增大而减小;当切槽倾角相同时,不同颗粒半径中心直切槽圆盘试样破裂模式显著不同,颗粒尺寸主要影响中心直切槽圆盘试样次生裂纹的萌生和扩展;边界对试样作的功首先用于克服颗粒间黏结以产生裂纹,裂纹在应变能的作用不断扩展,在裂纹产生之后,摩擦能才开始起作用;颗粒的运动程度很低,因此动能很小;边界能与抗拉强度总体上呈正比关系,即边界能越大,拉伸强度越大。

外掺MgO混凝土压蒸安定性试验方法的探讨

通过对外掺MgO水泥净浆、砂浆和混凝土3种试件不同尺寸的压蒸试验表明,试件尺寸对压蒸膨胀率有明显的影响。其规律是:小试件的压蒸膨胀率最大,中试件的次之,大试件的最小。文中还研究了掺外加剂和粉煤灰、用标准砂和工程砂对压蒸膨胀率的影响,阐明了外掺MgO混凝土压蒸法与水泥净浆标压方法的主要区别。经过大量研究,提出采用实际工程的材料和混凝土配比,以一级配混凝土干筛试件进行压蒸试验来评价安定性的方法,以及以压蒸后试件的强度不降低为依据、以压蒸膨胀率不超过0.5%作为安定性标准。经过工程实例验证表明,该试验方法科学合理,符合工程实际。

不同尺寸试样冲击功等效比值的研究

通过夏氏Ⅴ型缺口试样冲击试验,揭示了结构钢小尺寸试样冲击功与标准试样冲击功的比值在系列温度冲击试验中的变化规律,研究分析了确定不同尺寸试样冲击功的各种等效比值的基本原理。主要结果为,在冲击试验的上平台温度,小尺寸试样与标准试样的冲击功比值是一与钢号无关的常数项;在不同冲击试验温度下,小尺寸试样与标准试样平均冲击功的比值将趋于一个定值。

大小试样冲击功比值变化规律的研究

通过夏比Ｖ型缺口冲击试验，研究了结构钢小尺寸试样的冲击功与标准试样冲击功的比值在系列温度冲击试验中的变化规律，并述评了用等效比值数确定小尺寸试样冲击功指标的问题。

徐州高铁站石灰岩尺度效应单轴压缩试验研究

通过徐州高铁站采集的石灰岩样,利用岩石力学试验机对不同截面和不同高度的石灰岩柱试件进行了大量的单轴压缩试验,研究了不同高细比岩样的单轴抗压强度、弹性模量、极限变形模量与极限应变量的变化规律。研究结果表明:单轴抗压强度随着高细比的增加呈σ=160.79exp(-0.3218λ)指数规律递减;弹性模量与极限变形模量均随着高细比的增加呈E=aLn(λ)+b对数规律增加,并随着高细比的增大受静、动荷载的性能都有所降低;极限应变量ε随着高细比λ的增加呈ε=aλ-b幂函数规律减小。研究结果对岩石力学工程设计参数的选取具有一定的参考意义。

不同尺寸楔入式紧凑拉伸试件双K断裂参数的试验测定

为提供更为充足的试验数据充实《水工混凝土断裂韧度试验规程》,同时也为研究双K断裂参数的尺寸效应问题,进一步确定进行混凝土断裂韧度试验的最小试件尺寸,方便工程技术人员的实际应用,采用一种新的试验方法即楔入式紧凑拉伸法设计了最大尺寸为1250mm×1200mm×200mm不同高度的6组共36个试件,试验研究双K断裂参数。该方法结合两种常规的楔入劈拉方法和紧凑拉伸法的优点,既消除了楔入劈拉试验中当竖向荷载与双线支承不共线时在裂缝尖端所引起的附加弯矩对双K断裂参数真实值的影响,又克服了紧凑拉伸试件对试验设备刚度要求的问题。试验中沿韧带方向布置电阻应变片,监测裂缝的起裂及扩展过程。通过对不同尺寸的楔入式紧凑拉伸试件的试验研究表明,楔入式紧凑拉伸法是一种操作简单且稳定的断裂试验方法,有望进一步补充现有的试验规程;所测定的混凝土双K断裂参数与试件的尺寸无关,可作为裂缝起裂和失稳的控制阀值来预测预报混凝土结构裂缝的发展状态。

GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压性能

为了研究构件在不同混凝土强度和试件尺寸下的力学性能,进行了两根GFRP管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)轴压构件的试验研究,并运用非线性有限元分析软件ANSYS,在正确建立分析模型的基础上,对8个轴压构件的荷载-应变曲线及极限承载力变化趋势进行了模拟分析.结果表明:提高混凝土强度等级时,DSTC的力学性能得到了显著提高;当试件尺寸不同时,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同.

关于加固混凝土纤维复合材料拉伸性能测试方法的讨论

通过大小尺寸的纤维复合材料(FRP)试件拉伸性能的对比试验研究,说明各自的优缺点。特别指出,大试件才能体现混杂纤维复合材料(HFRP)的“塑性”。

岩石单轴抗压强度的尺寸效应研究

影响岩石抗压强度试验值的因素很多,这些因素大致可分为两个方面:一方面是岩石自身的因素,如矿物成分、结晶程度、风化程度等;另一方面是试验方法上的因素,如试件形状、尺寸大小等。研究结合西南某水电工程勘测设计工作需要,进行了4种不同尺寸的岩石单轴抗压强度比较试验,以探索岩石单轴抗压强度的尺寸效应。试验研究结果表明:岩石单轴抗压强度的尺寸效应明显,随试件尺寸的增大,其抗压强度值逐渐减小。

混凝土轴向拉伸应力应变全曲线研究的现状和展望

分别从试验机和试件2个方面详细阐述了实现混凝土轴向拉伸应力应变全曲线测试的条件,即试验机的刚度和试件的尺寸必须满足一定的要求.而试件两端的连接方式和试件受拉区是否预设缺口则对试验结果的准确性产生重要影响.基于上述几点因素,对文献中所载的各种试验及研究中的经验和成果进行了概括和总结,分析了目前混凝土轴向拉伸应力应变全曲线试验在实践中仍旧存在的一些问题以及该试验近年来发展的方向和脉络,并结合实际情况对该试验的进一步发展做出了展望.

SHPB混凝土实验中试件尺寸的影响(英文)

分离式霍普金森压杆(SHPB)实验常被用来获得混凝土类材料的动态压缩强度,所得数据对建立本构方程有重要作用,因此需要对其进行正确解释或分析。利用最新的混凝土材料模型研究了SHPB实验中试件尺寸的影响。藉由混凝土试件的体积考虑动态尺寸效应的影响,并提出了一个计算由于惯性(约束)效应引起的动态增强因子的新经验公式。结果表明:新经验公式与不同尺寸混凝土的SHPB模拟结果吻合得很好,且惯性(约束)效应引起的动态增强因子随着试件尺寸的增大而增大。

用万能材料试验机进行岩石断裂韧度试验研究

本文通过在万能材料试验机上进行岩石短棒试件的断裂韧度试验,论证了用万能材料试验机代替伺服材料试验机进行岩石V形切口圓棒三点弯和短棒试验的可行性。通过多种岩石的短棒试验,得出了岩石的稳定“塑性”值,约为0.13。

浅析压力容器制造中ASME、EN及GB冲击试验的异同点

ASME、EN、GB等标准对小尺寸冲击试样冲击试验时,温度要求,冲击功评定要求各不相同,通过对比各标准的差异,列举了试验时需要注意的事项,为冲击试验人员提供参考。