三轴压下活性粉末混凝土的力学性能研究

活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)是一种新型超高性能混凝土材料,作为新材料在铁路工程中应用的基础,对其多轴力学性能进行研究有重要意义。在6种不同的应力比下,对活性粉末混凝土立方体试件进行三轴定侧压加载试验,分析活性粉末混凝土在三轴压下的强度特征、变形性能及破坏形态。结果表明:在本研究的应力比范围内,活性粉末混凝土的破坏模式主要为斜剪破坏;三轴抗压强度约为单轴抗压强度的3~4倍,抗压强度最大值出现在第二主应力与第三主应力比值为0.25时;三轴主压向峰值应变为单轴压峰值应变的5~10倍,随着第二主应力的增大,主压向峰值应变逐渐增大;主压向的应力-应变曲线在峰值后没有下降段,而是出现了明显的"应力平台";根据实测的三轴抗压强度,建议了适用于活性粉末混凝土的八面体空间破坏准则的相关参数。

高温后混凝土三轴压的强度及破坏准则研究

利用大型混凝土静、动三轴试验系统,对经历了200、300、500、600℃高温后的普通混凝土进行了三轴抗压试验,应力比设为0.1∶0.25∶1、0.1∶0.5∶1、0.1∶0.75∶1和0.1∶1∶1,测得了混凝土的强度,并根据试验结果,系统地探讨了应力比和温度对处于常规三轴和真三轴受压下混凝土强度的影响。发现随温度的增加,混凝土三个方向极限抗压强度均相应降低,但在相同温度下,混凝土的极限抗压强度比单轴时增大。建立了三轴压混凝土在高温后的破坏准则。

三轴压的普通混凝土在冻融循环后的力学性能

冻融循环对北方寒冷地区的混凝土结构物和水坝等产生不利影响。采用快速冻融方法,对普通混凝土进行了0、25、50、75次冻融循环,利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对冻融循环后的混凝土进行了应力比为0.1∶0.25∶1、0.1∶0.5∶1、0.1∶0.75∶1和0.1∶1∶1的常规三轴和真三轴试验,测得了混凝土的强度和变形,并根据试验结果,系统地探讨了应力比和冻融循环次数对处于常规三轴和真三轴受压下混凝土的强度和变形性能的影响。发现随冻融循环次数的增加,混凝土三个方向极限抗压强度均相应降低,但在相同冻融循环次数后,由于应力比的影响,极限抗压强度比单轴时增大。在八面体应力空间建立了三轴压混凝土在冻融循环后的破坏准则。这些结论,为北方寒冷地区的混凝土结构,如水坝、混凝土桥梁、路面及工业与民用建筑等处于三轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供理论依据。

混凝土三轴压力学性能研究现状

基于普通混凝土和钢纤维混凝土常温单调比例加载下的三轴试验研究,较为系统地介绍了混凝土三轴压试验的研究内容和试验方法,对比分析了两种混凝土的破坏形态、强度、变形等特性,对混凝土破坏准则和本构关系进行了简要论述,根据混凝土三轴试验中存在的问题,提出进一步研究的方向,为混凝土材料的深入研究提供基础。

大理岩等围压三轴压缩全过程研究Ⅱ:剪切断裂能分析

通过对等围压三轴压缩和峰前峰后卸围压过程岩石试样的不同破裂形态和宏观破坏角的对比分析,结合大理岩应力-应变全过程中的分叉行为,提出剪切断裂能的计算方法,分析了剪切断裂能的发展过程,揭示了峰前卸围压破裂强烈的原因。

动态三轴压荷载历史对大骨料混凝土动态单轴抗压强度影响

利用静、动三轴试验机对大骨料混凝土预先施加三轴压荷载历史,之后对经历荷载历史的试件进行同应变率的单轴受压试验,研究了大骨料混凝土的动态受压性能与所经历的加载速率（应变率为10^-5-10^-2s^-1）和应力比荷载历史的关系.所有试验的三轴压荷载历史中σ3 均加载至2.8fc,且未达到材料的极限强度,但是大部分试件已产生了微裂缝和不可恢复的变形.试验表明：在单轴受压试验中,大骨料混凝土破坏会沿着已有的裂缝继续发展,破坏形态不同于单轴抗压的柱状破坏,而与三轴压荷载下的斜剪破坏极为相似.经历三轴压荷载历史后的大骨料混凝土的抗压强度随着侧压力的增加而降低,随着应变率的提高而提高.强度损失随着应变率的增加而减小,随着侧压力的增加而增加.

三轴压阻传感器在斜侵彻中的应用

介绍了在斜侵彻试验中高g值三轴压阻传感器的特性,进行了三组侵彻混凝土试验.三通道过载记录仪安装在弹体内,过载记录仪的传感器选用三轴压阻加速度计,可以记录弹丸发射、飞行、着靶侵彻过程中的实时加速度.分析了实测的减加速度曲线、着靶速度和侵深.为了保证测试数据的准确性,用Hop-kinson杆和激光光栅干涉仪校准了三轴加速度计的冲击灵敏度和横向灵敏度.

等围压三轴压缩混凝土的强度分析

利用统一强度理论,对等围压三轴压缩混凝土强度进行了理论分析,得出的结论表明:等围压三轴压缩混凝土轴向极限压应力随着围压应力的增大和混凝土的拉压强度比的减小而增大。

三轴压阻式传感器横向效应的研究

研究了霍普金斯杆冲击方法和自由落体冲击方法检测高量程微机械三轴压阻式传感器的横向效应,即分别在x轴、y轴的正向或负向作主轴时,检测三轴压阻式传感器其他2个方向感受到的g值大小和方向。依据结构设计分析应该没有横向效应,然而,在实验的测量中都得出大的横向效应,尤其是在z轴作为横向输出轴时得到较大的横向效应,而x,y轴作为横向输出轴时横向效应相对较小。试验结果表明:一定的主轴输出脉冲方向确定一定的横向输出轴的脉冲方向。

泡沫金属经典本构模型表征三轴拉伸和拉压组合条件下宏观力学性能的研究

泡沫金属在实际工程应用中往往承受多轴拉伸、拉压组合和压缩等复杂应力状态,且拉伸和压缩性能差异显著,而现有的本构关系理论模型基于多轴压缩实验构建,能否描述多轴拉伸和拉压组合条件下泡沫金属宏观弹塑性力学性能存疑。本文采用数值模拟的方法开展多轴加载数值仿真实验,基于数值模拟结果检验泡沫金属两个经典模型:D-F模型与汤立群等提出的理论模型(以下简称Tang模型),在三轴拉伸和拉压组合工况下的合理性。结果表明,D-F模型的椭圆度参数显著影响模型的预测精度,基于三轴拉伸、压缩和拉压组合屈服面拟合计算的椭圆度预测效果最优,结合单轴拉伸应力应变曲线,D-F模型能较好地表征泡沫金属三轴拉压组合条件下力学性能,但存在无法描述塑性耗散功大于单轴拉伸破坏时对应的塑性耗散功的力学行为的缺陷;该模型不能准确描述三轴拉伸力学性能。Tang模型分别描述三轴拉伸和拉压组合破坏前的力学行为,等效应力和应变曲线均具有良好的一致性,但确定等效应力和应变的四个参数均不同且不同于三轴压缩对应的参数;综合考虑三轴拉压组合和三轴压缩工况时,等效应力和应变曲线的一致性很差。

基于高围压三轴试验的蛋形弹塑性模型参数分析

为了验证蛋形弹塑性模型参数在高围压条件下的稳定性,以蛋形函数为基本框架,以塑性功函数作为硬化参数,采用相关联流动法则,建立并发展了适用于应变硬化土体的弹塑性本构模型。通过一系列淤泥质软土应力路径三轴压缩试验结果的分析,利用双线性法、非线性回归等方法,得到了杭州黏土的蛋形弹塑性模型参数,结果表明该模型参数在高压条件下具有较好的稳定性,显示了蛋形弹塑性模型的优越性。进一步对模型参数进行分析,搜集并计算了14组不同土的蛋形本构参数,研究发现,参数a、d能够共同表征土体黏聚力的情况,参数b能够反映土体的抗剪能力。搜集并分析了8类土体的形状参数α和内摩擦角φ数据。研究发现,对于黏性土而言,形状参数α与内摩擦角φ的正切值近似成正比,比例系数k=1.72。

高温后普通混凝土三轴压力学特性

采用大连理工大学的混凝土大型静、动三轴试验系统,对经受200℃―600℃高温后的C30普通混凝土试件进行了等比例三轴压试验。观察了各温度后试件的破坏形态,测得了三轴强度、峰值应力点处的应变及应力-应变曲线。试验表明,高温后三轴强度和峰值应力点的应变较单轴状态有较大的增长,中间主应力对多轴强度及峰值应力点处应变的影响较为显著。随着温度的升高,三轴抗压强度的降低程度与单轴下不同,八面体应力空间正应力、剪应力破坏强度与单轴抗压强度的相对值在200℃后加速增大。分析了温度和应力比对破坏强度的影响,在八面体应力空间建立了破坏强度与应力比、温度的关系式,可以为复杂应力状态下高温后混凝土的力学分析提供试验和理论基础。

普通混凝土三轴压强度和变形试验研究

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了应力比为0.1∶0.25∶1、0.1∶0.5∶1、0.1∶0.75:1和0.1∶1∶1的常规三轴和真三轴试验,测得了混凝土的强度和变形,并根据试验结果,系统地探讨了处于常规三轴和真三轴受压下混凝土的强度和变形的性能,在八面体应力空间建立了三轴压普通混凝土的破坏准则。发现混凝土在三轴压应力状态下强度明显大于单轴应力状态下的强度,且中间应力对强度影响明显,设计中考虑这一因素及三轴压应力状态下强度的增大,将大大节省材料。

混凝土三轴受压等幅疲劳力学性能试验研究

为研究混凝土在多轴疲劳应力作用下的性能,进行了0.0 fc、0.1 fc、0.25 fc、0.4 fc4个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压静载试验和0.1 fc、0.25 fc两个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压等幅疲劳试验,疲劳试验中最小应力水平均为0.1 fc,最大应力水平为1.6 fc-2.5 fc.根据初始定侧压下混凝土三轴压本构特征,试验中将侧压变化的拐点作为其多轴疲劳破坏的判据.试验分析表明,三轴压疲劳荷载作用下混凝土纵向最大、最小应变表现出同单轴和双轴疲劳一样的三阶段规律,而变形模量则衰减不大.由各侧压级别下的S-N曲线得到混凝土在相应工况下的疲劳强度折减系数,其研究成果可为混凝土结构疲劳设计提供参考.

煤样三轴围压钻孔损伤演化冲击实验模拟

采用大试块煤样进行三轴条件下的钻孔损伤冲击试验,研究了其损伤演化过程特别是发生钻孔冲击时的电磁辐射及声发射规律,即电磁辐射信号在钻孔冲击前会产生一个明显的突降,而声发射信号基本上呈现先不断增强、后逐渐减弱的趋势.

热损伤花岗岩三轴卸围压力学特性试验研究

利用岩石伺服试验系统,对经历25℃~900℃作用后的花岗岩试样进行三轴卸围压试验,研究高温后花岗岩在卸荷路径下的变形特性、参数特征及破坏形态。结果表明：经历300℃后的岩样围压卸荷量最少,最容易发生破坏。基于应变围压增量比,定量揭示了卸荷破坏是由强烈的径向变形和体积扩容所致。随着温度上升,各应变围压增量比均先增大后减小,在300℃时达到最大。卸荷过程中岩样的变形模量逐渐减小,25℃~900℃之间,减小33.20%~59.11%,且温度越高减小越多,与体积应变均呈二次多项式相关;泊松比逐渐增大,25℃~900℃之间,增大164.96%~274.03%,且温度越高增加越多,与体积应变均呈线性相关。高温后的岩样在单轴压缩下均呈轴向劈裂破坏,并存在多个贯通裂纹;在三轴压缩下为宏观单一的贯通剪切破坏形态;三轴卸围压下破坏形态则比较复杂,常温时为高角度的局部剪切破坏,随温度升高,岩样变为贯通剪切破坏,到900℃时又变为局部剪切破坏。

混凝土三轴变幅拉-压疲劳性能试验研究

进行了最小应力水平为0.20fc,最大应力水平为0.20ft^0.55ft,定侧压为0.30fc的变截面混凝土试件三轴拉-压等幅和变幅疲劳试验,分析了混凝土三轴拉-压疲劳最大和最小纵向总应变的三阶段演变规律和级间相似性,给出了疲劳损伤演化规律。进一步验证了Miner线性损伤累积理论的不适用性,提出了非线性损伤累积模型,并进行了疲劳剩余寿命预测,通过与试验结果的比较表明该模型具有较高的精度和适用性。

大岗山坝区辉绿岩卸围压三轴流变试验及分析

为研究硬脆性岩体的卸荷流变力学特性,以大岗山水电站坝区为依托,经过现场采样取芯,采用三轴流变试验机,开展硬脆性辉绿岩不同应力路径下的三轴流变试验研究。研究结果表明：卸荷流变和加载流变都存在门槛效应;加载流变破坏的侧向应变为轴向应变的2~3倍,卸荷流变破坏时为1~7倍;加载流变破坏形态主要为剪切破坏,而卸荷流变破坏形态主要为劈裂破坏;轴向应力σ1恒定卸围压流变时岩样表现出的脆性比偏应力（σ1-σ3）恒定卸围压流变更为剧烈;二者的流变破坏破坏强度均比常规三轴强度低。

压实粘性土三轴拉伸试验研究

对于岩土材料而言,在相同的压力下(应力张量第一不变量I1)的三轴拉伸强度与三轴压缩强度相比,在较低的偏应力下发生破坏,这说明岩土材料的强度明显依赖于偏应力张量第三不变量J3,而常用莫尔-库仑准则虽然能够反映在相同的压力下三轴拉伸与压缩强度的差异性,但其比值Q2与压力无关.通过三轴压缩和三轴拉伸试验,对主应力差和比值Q2随压力的变化进行了研究,结果表明:在一定压力范围内,主应力差与围压的关系为线性关系;在低围压(指使试样发生剪切破坏的最小围压),测试获得的主应力差值与摩尔-库伦公式计算值相当,但随着围压的增加,两者差值增加,且计算所得的主应力差均大于测试值;在一定范围内,比值Q2随压力(应力张量第一不变量I1)呈线性指数递减变化;同时在较低压力下,三轴拉压强度比值与利用莫尔-库仑准则计算的数值相当.

压实黏土拉压组合三轴试验和扩展邓肯张模型

采用研制的卧式三轴拉压试验仪对糯扎渡和双江口心墙堆石坝心墙土料进行了常规三轴压缩试验、三轴拉伸(伸长)试验和三轴压缩–拉伸组合试验。根据试验结果,研究了压实黏土在三轴压缩、拉伸以及从压缩到反向拉伸状态下的应力应变特性。在此基础上,对邓肯张EB模型的应用范围进行了扩展,扩展后的模型可描述压实黏土从压缩到反向拉伸过程的变形特性,可用于进行土体张拉裂缝扩展问题的模拟计算。