基于三点弯曲试验的坝体模型材料研究

我国西南西北强地震区建设有多座高混凝土坝,采取适宜的抗震措施可有效改善大坝的抗震性能。纤维混凝土为混凝土坝抗震加固措施之一,为研究纤维混凝土模型材料的抗弯性能随纤维掺量的变化,按照质量掺量,设计1组对照组(0%)和6组试验组(0.17%、0.33%、0.67%、1.00%、1.33%、1.67%),采用三点弯曲试验测试了纤维混凝土的抗弯性能。结果表明,纤维掺量对材料的强度和变形性能影响均很大;随着纤维掺量的提高,材料的抗弯强度先略有降低之后明显提高,掺量为1.00%时,试块的弯拉强度最大,之后随着掺量提高强度不再增长;峰值荷载位移与纤维掺量大体上呈线性关系。

三点弯曲法测试微波烧结氧化锆陶瓷的断裂韧性值K_(IC)

本文采用三点弯曲法测量了微波烧结氧化锆陶瓷的断裂韧性，并与压痕法的测量做了比较．同时也比较了微波烧结与常规烧结陶瓷材料的性能．

316L三点弯曲试样动静态断裂韧性对比实验研究

为研究316L型不锈钢的动静态断裂韧性,该文使用Instron-4505万能材料试验机对含有预制裂纹的316L型不锈钢试样进行准静态三点弯曲实验,测得其准静态断裂韧性应力强度因子K_I=53.34 MPam,同时基于霍普金森压杆(SHPB)技术对该材料三点弯曲试样进行动态断裂韧性的实验研究,测得其在3种不同加载率下的动态断裂韧性应力强度因子。结果表明:316L型不锈钢是率敏感材料,随着加载率的增加,该材料的动态断裂韧性呈下降趋势,且其断裂力学性能优良,可在工程实际中广泛应用。

基于三点弯曲半圆盘法测定页岩断裂韧性的标准化

近年来,随着深层页岩气开发取得战略性突破,深层页岩难以形成复杂缝网的问题引起了广泛的关注,而断裂韧性则是判断复杂缝网中裂缝起裂和延伸的关键力学参数。尽管目前对于断裂韧性的测试方法有很多种,但是由于缺乏统一的标准测试方法以及页岩自身的层理特性,导致采用不同方法所测得的结果却难以比较,给石油工程设计人员使用断裂韧性相关参数带来了不便。为此,通过借鉴国际岩石力学学会推荐的岩石断裂韧性测试方法——三点弯曲半圆盘法,从实验方法的可行性、实验参数的规范化以及方法的可靠性等方面开展了研究,形成了一套标准化的页岩断裂韧性测试方法。研究结果表明:①三点弯曲半圆盘法适用于页岩断裂韧性测试;②采用直径50 mm半圆盘、0.1 mm/min加载速率及40 mm跨距能获取更加准确的断裂韧性值;③所形成方法的单次测量偏差仅为0.133 MPa·m^(0.5),说明较之于其他测试方法,前者在测量准确度方面具有较大的优势。结论认为,该方法测试的页岩断裂韧性值离散程度小、可靠性高,能够提高实验数据的质量及实验效率;该标准化测试方法具有尽快推广的必要,以更好地指导页岩压裂工程设计,有助于实现深层页岩气的高效开发。

混凝土直拉试验和三点弯曲断裂试验确定的软化曲线的比较

通过混凝土材料直拉和弯曲试验,分别取得了混凝土拉伸软化曲线,并对比分析了直拉试验和三点弯曲断裂试验结果。结果表明,直拉试验所得受拉峰值应力较三点弯曲断裂试验小,这是因为在三点弯曲断裂试验中,应变梯度提高了混凝土的受拉峰值应变,从而提高了受拉峰值应力;直拉试验所得断裂能比三点弯曲断裂试验略大。总体上看,两种试验所得混凝土软化关系相近。因此,三点弯曲断裂试验可代替直拉试验获得混凝土拉伸软化曲线。

基于碳纤维混凝土(CFRC)机敏性的三点弯曲梁断裂参数试验研究

针对纤维混凝土软化过程无固定模型和Ⅰ型断裂研究较少的现状,本文利用碳纤维混凝土的机敏性捕捉到了三点弯曲梁试件的起裂荷载。引入双K断裂准则计算了碳纤维混凝土的起裂韧度KiInCi和失稳韧度KIuCn,认为利用双K断裂准则可以更有效地解释纤维对混凝土的增韧作用。通过对电阻变化率与荷载、挠度和裂缝口张开位移(CMOD)关系的分析,认为碳纤维混凝土机敏性可以较好地应用到三点弯曲梁Ⅰ型断裂的研究中,电阻变化率与荷载、跨中挠度和裂缝口张开位移(CMOD)的关系能较好地符合洛仑兹曲线的关系,该关系可以反映试件在峰值荷载前的弹性变形阶段、裂缝稳定开裂阶段和裂缝失稳开裂阶段。

含V形缺口X70管线钢三点弯曲断裂试验研究

通过不同温度条件下不同厚度、不同缺口取向含V形缺口试样进行 3点弯曲试验研究 ,发现X70管线钢具有严重的各向异性现象 ,其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大。试样缺口取向不同 ,试样破坏形式不同 ;分层裂纹以及由分层裂纹所产生的效应主要取决于试样材料中固有的片状缺陷或夹杂 ,有确定的方向性 ,同时与试验温度又有着密切的关系。试验温度低时 ,分层裂纹对材料力学性能影响小 ;随着试验温度增高 ,分层裂纹对材料的力学性能影响增大。

碳纤维增强复合材料十二直角薄壁梁准静态三点弯曲特性

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有良好的成型性,可用于多直角截面薄壁梁的加工成型。多直角截面相对于矩形截面的薄壁梁在承力发生大变形时,可产生较高的变形抗力,在合理的设计下可获得更高的单位质量吸能量,因此在汽车抗弯安全构件中具有应用前景。选取具有代表性的十二直角截面薄壁梁,以试验和有限元分析相结合的方法研究其准静态弯曲特性。通过准静态三点弯曲试验对比了平纹编织CFRP铺层十二直角薄壁梁平面和凹面截面承力和失效特点。进而建立了相应的有限元分析模型,与试验分析各项误差在5%以内。采用所建立的有限元模型,进一步研究了平面和凹面的长度比和铺层层数对两个截面方向的弯曲特性的影响。结果表明薄壁梁凹面加载比平面加载可获得更高的峰值载荷和比吸能,而失效位移更小,且截面特征对薄壁梁在两个截面方向的抗撞性的影响趋势也不相同。研究得到的模型和结论可用于汽车车身抗弯安全构件的设计方案评估和确定中。

不同温度热处理后砂岩三点弯曲的断裂特性

通过三点弯曲试验研究了不同温度影响下小尺度砂岩试件的断裂特性,证实温度的影响是明显的.125℃是个临界温度点,此时不仅砂岩的平均断裂韧性达到最大值,而且这时砂岩的裂纹扩展模式也发生了根本性的变化,即低温(低于125℃)热处理后砂岩的断裂以沿颗粒断裂机制为主;而高温(大于125℃)热处理后的砂岩的断裂以破断颗粒和沿颗粒的混合断裂机制为主.在100℃-150℃的温度范围内,砂岩的力学特性变得不稳定,这可能是由于粘土物质内部部分吸附水及层间水的蒸发使得粘土物质孔隙结构发生了变化及力学行为变得不稳定所造成的.从125℃到600℃,砂岩的断裂韧性整体有下降趋势,有约50%的降幅,这不仅与温度影响了粘土物质与矿物的胶结情况有关,也与高温处理后砂岩表面出现的热开裂有关,还与因矿物颗粒及粘土物质的热学性质差异导致冷却后存在的残余应力相关.

焊接接头强度不等组配试样的三点弯曲试验

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方式，就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究，结果发现：焊接接头强度组配的不同对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力都有不同程度的影响．

基于三点弯曲试验的ATB-25弯拉特性的研究

通过沥青稳定碎石基层ATB-25沥青混合料的三点弯曲试验，研究了温度及加载速率对弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量的影响规律。在较大试验温度范围内，施加两组加载速率对ATB-25沥青混合料小梁试件的弯拉特性进行试验研究。结果表明：高加载速率条件下试件破坏的弯拉强度大于低加载速率下的弯拉强度；温度越高，高低荷载速率之间的弯拉强度差别越大。低荷载速率条件下的弯拉应变约为高荷载速率下的1．5—2．5倍，且在温度低于25℃时，小梁试件的弯拉应变与温度之间有较好的指数变化规律。同时，其弯曲劲度模量与温度之间也呈现良好的指数关系。对比分析了高低荷载速率条件下的指数回归方程参数，表明了低荷载速率条件下的ATB-25沥青混合料表现出较佳的抗裂性能。通过对小梁试件破坏前的弯曲应变能的计算，可得知其在常温域（15℃）附近具有最大的弯曲应变能。

非标准钢筋混凝土三点弯曲梁双K断裂特性

以双K断裂理论为基础,基于标准钢筋混凝土三点弯曲梁断裂特性,推导了非标准钢筋混凝土三点弯曲梁断裂参数计算公式.开展了非标准钢筋混凝土三点弯曲梁试件断裂试验,研究了其断裂参数的变化规律.结果表明:试件荷载值随试件高度的增加而增大;而试件的亚临界扩展相对值、断裂韧度、起裂断裂韧度和失稳断裂韧度均不随试件高度的增加而变化,可认为是常数.

基于三点弯曲梁试验的混凝土软化特性

在12组三点弯曲梁稳定断裂试验的基础上,采用逆分析法获得混凝土四线性软化曲线,系统地研究了骨料粒径、试件尺寸,混凝土强度等对混凝土软化特性的影响规律.

混凝土三点弯曲试验的计算机模拟

根据混凝土试件三点弯曲试验的物理模型，用ＭＦＰＡ 数值模拟系统对砂浆和混凝土三点弯曲试件中预裂纹的扩展直至试件宏观破裂的整个过程进行了模拟分析·计算机模拟给出了试件的载荷加载步曲线和混凝土试件的破坏过程的应力分布图·最后，对试件的破坏过程进行了分析，认为裂纹尖端的拉应力是裂纹扩展的动力，指出了混凝土组成材料的非均匀性是造成裂纹扩展路径曲折性的重要原因·

冰三点弯曲试验的近场动力学数值模拟

为了研究近场动力学对冰受力变形至破坏过程数值模拟的可行性,本文依据近场动力学理论并引入自适应动态松弛法,给出了近场动力学求解动态问题和准静态问题的数值算法,建立了冰材料的近场动力学弹脆性本构模型,对三点弯曲试验进行了数值模拟。研究结果表明:近场动力学方法在破坏问题模拟上具有优势,并且对准静态问题的求解具有非常好的准确性;将三点弯曲试验过程的数值模拟结果与试验结果进行对比发现,变形过程相对误差小于5%,裂纹产生位置、试样折断结果与试验结果一致,说明近场动力学适用于冰材料受力变形至破坏过程的计算分析。

观音岩水电站混凝土梁三点弯曲试验的数值模拟

以观音岩水电站现场切割的坝体混凝土梁为物理模型,利用真实破坏过程分析软件RFPA3D对该混凝土梁进行三点弯试验的数值模拟,观察并分析混凝土裂缝的起裂、扩展直至试件宏观破坏的整个过程,将数值模拟得到的混凝土梁不同开裂过程对应的声发射、抗弯强度以及断裂破坏模式与现场物理试验结果对比分析,发现混凝土梁的三点弯曲数值试验得到的破坏特征与现场试验结果基本吻合。研究结果表明该数值模型的实用性,为进一步研究观音岩水电站坝体裂缝形成机理和揭示坝体裂纹扩展规律奠定基础。

基于三点弯曲试验的聚丙烯纤维桥接应力研究

为研究聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维在混凝土开裂过程中桥接应力的变化规律,选用两种尺寸的聚丙烯细纤维和一种尺寸的聚丙烯粗纤维制备纤维增强混凝土试件,在试件上进行单边缺口梁三点弯曲试验,获得各组试件的荷载-裂缝切口位移曲线和荷载-位移曲线。基于试验结果,采用合成纤维细观拉拔模型,拟合PP纤维桥接应力曲线,并与实测纤维桥接应力曲线作对比,确定对应的PP纤维模型参数。研究结果表明:聚丙烯细纤维的桥接应力峰值为0.20~0.22 MPa,聚丙烯粗纤维的桥接应力峰值为0.56 MPa,纤维桥接应力随裂缝宽度增加呈现先增大后减小的趋势;通过细观拉拔模型中的参数P0、k0、k1,计算PP纤维在混凝土基体中的桥接应力;粗纤维具有较强的桥接应力,在混凝土开裂后表现尤为突出,能有效抑制宏观裂缝的扩展。

2A50锻铝三点弯曲试验与高分辨率CT成像分析

采用高频疲劳试验机对2A50锻铝缺口试样进行了三点弯曲试验,获得了含裂纹的CT检测试样。对疲劳试样进行了高分辨率CT三维重建,分析了裂纹CT图像的损伤特点;引入了参考平面,将不同层的裂纹CT图像映射到参考平面定义了截面损伤危险度因子。CT分析结果表明:裂纹扩展过程中不同部位的疲劳损伤不均匀,三维可视化结果直观显示了裂纹的三维形态;截面损伤危险度因子约为0.34,缺陷面积为最严重损伤截面面积的2.1倍,截面损伤危险度因子与疲劳周次呈单调递增关系,可用于度量工件的损伤状态。

金属泡沫断裂韧性的试验研究

金属泡沫在其实际应用中,断裂性能和断裂韧性对于承载的多孔金属泡沫有着重要的意义。基于美国试验材料学会相关标准,采用三点弯曲试样测定了铝泡沫的I型断裂韧性。研究表明,金属泡沫的断裂为脆性断裂,在裂纹尖端附近,孔壁最薄弱的区域最容易发生变形;随着进一步加载,一些孔壁发生断裂,微裂纹在断裂尖端附近出现。随着载荷的增加,主裂纹在缺口根部形成或由微裂纹合并而成,并开始在多孔结构内传播。裂纹沿着结构最薄弱处传播,并产生次生裂纹和裂纹桥。裂纹总的扩展方式还是I型断裂。根据试验P-V曲线特点,取最大载荷点对应的力与位移求解出铝泡沫的裂纹尖端临界张开位移的平均值为0.051 mm。

基于三点弯曲试验的高黏沥青砂应力吸收层的裂缝扩展过程研究

为了研究带3种贯通裂缝的水泥混凝土加铺高黏沥青砂应力吸收层和没有应力吸收层两种结构的反射裂缝的扩展路径与断裂机理,对带3种裂缝的两种结构试件分别进行三点弯曲室内试验。并以扩展有限元方法(XFEM)为基本方法,建立有限元模型对有应力吸收层的加铺层的裂缝扩展过程进行模拟。把扩展有限元模拟结果与室内试验结果进行比较并分析了反射裂缝的力学响应、扩展机理和断裂过程。结果表明:数值计算与试验的结果在断裂形态上相近,两者数据的相关性较高。高黏沥青砂应力吸收层能降低加铺层底部的应力集中.减缓加铺层下部裂缝扩展的速率,达到防治反射裂缝的目的。