拉伸试验准应变速率控制法

为了满足GB/T 228.1-2010方法A对拉伸速度的要求,提出了一种准应变速率控制方法,即用全程位移自动控制间接实现对试样的应变速率控制,它考虑了系统柔度。无论测试何种材料、何种尺寸试样,仅需输入试样尺寸、估计的弹性模量和屈服强度,程序会自动计算出系统柔度和各阶段拉伸速度,对整个试验进行自动控制,使不同试验机做出的试验结果真正具有可比性。

准平面应变条件下泥砂岩变形局部化的试验研究

自行研制了准平面应变试验装置,利用该装置在不同加载速度和不同含水率条件下对重庆红色泥砂岩的变形局部化进行了试验研究,并利用弹性波方法测定了变形局部化的起动时间。结果表明,在平面应变条件下,泥砂岩的局部化带倾角与加载速率之间存在类对数关系,研究结果也证明了局部化起动时间受加载速度与含水率的影响较大。

准静态应变率下的煤岩非线性力学特性

为研究开挖扰动下煤岩的非线性力学特征,利用MTS815伺服刚性试验机对芙蓉白皎煤矿煤岩进行10-5~10-2s-1准静态应变率下的单轴压缩试验,分析准静态应变率下煤岩的应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性的变化规律,基于煤岩显著的非线性力学特征,修正并验证黏弹性损伤本构模型的合理性。研究表明:①煤岩单轴压缩荷载作用下具有明显的压密、线弹性、塑性屈服、峰后破坏4个阶段;煤岩力学特性应变率相关性突出,随着应变率的增加,压密阶段缩短,线弹性阶段增长,屈服阶段应力强化特征及峰后破坏阶段应力软化特征趋于明显;②由于原生裂隙的闭合和扩展,煤岩受载作用下,各阶段均呈现显著的非线性力学特征,随着应变率的增加,压密阶段和线弹性阶段表现出的明显非线性特征呈减弱趋势;③准静态应变率10-5~10-2s-1范围内,抗压强度随应变率增加由8.83MPa增加至12.57MPa,增长率42.35%;弹性模量随应变率增加总体呈现先增加后减小的变化趋势,在10-5~10-4s-1应变率区间,弹性模量由1644MPa增加至1825MPa,随后在10-4~10-2s-1应变率区间内减小,变化趋势发生明显转折;泊松比在准静态应变率下随应变率增加而呈现逐渐减小的变化趋势,从1.53下降到0.71,减小53.59%;整个准静态应变率范畴下,煤岩的力学特征参数(抗压强度、弹性模量、泊松比)均表现出显著的非线性变化趋势,均在临界应变率10-3s-1附近发生转折。④利用一个损伤体和一个Maxwell模型并联方式,综合考虑准静态应变率下煤岩的非线性变化特征后,引入材料常数a对胡克定律进行修正,推导得出准静态应变率下煤岩的非线性损伤演化本构方程,并结合煤岩单轴压缩试验对其合理性进行验证。

水泥砂浆石在准一维应变下的动态力学性能研究

以改进的SHPB被动围压试验方法 ,研究了水泥砂浆石在准一维应变下的动态力学响应。分析讨论了试验结果与围压套筒材料性质、几何尺寸等的关系。得到了水泥砂浆石的动态泊松比、动态杨氏模量、动态压缩强度。分析了试验中的摩擦力效应及其对围压下轴向应力应变关系的影响 ,完成了对材料弹性常数的修正。

准一维应变下Al_2O_3陶瓷动态压缩失效的实验研究

为了考察Al2O3陶瓷准一维应变下的力学性能,采用LY12铝套筒和45钢套筒对陶瓷试样进行了环向约束,在准静态和动态下分别进行了压缩实验,得到了材料的应力-应变曲线。实验结果表明,Al2O3陶瓷的轴向压缩强度基本上随围压的增大而增大,动态压缩加载下的轴向压缩强度随应变率增大而增大。Al2O3陶瓷在准一维应变下的破坏形式为裂纹破坏,准静态的脆性失效行为可以用Mohr-Coulomb失效准则来描述。

材料在准一维应变下被动围压的SHPB试验方法

本文提出了改进的 SHPB被动围压试验方法 ,可用于研究材料在准一维应变下的动态力学响应 .分析中计及了试样的径向变形 ,并讨论了试验结果与围压套筒材料性质、几何尺寸等的关系 ,从而可进一步推得材料的动态泊松比 ν2 、动态杨氏模量E2 、动态剪切模量 G以及动态压缩强度 Y.又分析了试验中的摩擦力效应及其对围压下轴向应力应变关系的影响 ,完成了对材料弹性常数的修正 .

水泥砂浆石在一维与准一维应变状态下动态力学响应的比较和讨论

分别采用改进了的SHPB被动围压试验方法及一级气炮 ,研究了水泥砂浆石在准一维应变及一维应变下的动态力学响应。分别得到了水泥砂浆石经摩擦力修正后的动态弹性常数、屈服强度以及高压下含损伤水泥砂浆石的冲击绝热关系。对水泥砂浆石在准一维应变、一维应变、一维应力下的应力 应变关系与高压下静水压缩曲线进行了比较和讨论。发现若以一维应变代替准一维应变 ,其弹性区模量。

高应力准一维应变下细砂本构关系实验测定

为掌握松散细砂在宽广应力范围下的压缩本构特性,采用准一维应变装置进行了最高轴向应力达1100MPa的实验研究。测得了一种细砂在烘干状态和含水率为3.4%、6.6%和13.5%的压缩下应力-应变曲线,拟合了不同含水率细砂准一维应变压缩下的统一形式的经验型本构方程。比较了实测数据与AUTODYN程序材料数据库数据,给出了使用DYNA程序计算需要的细砂参数推荐数据。高应力水平下的实测数据对工程定量计算具参考价值,拟合的经验公式可在对不同含水率细砂的具体工程计算中推广使用。

混凝土准一维应变压缩特性实验研究

针对混凝土大变形压缩条件下的力学特性,设计了混凝土被动围压准一维应变压缩实验装置,研究了混凝土中骨料尺寸、添加剂以及抗压强度等对混凝土大变形特性的影响.从宏观的角度定性讨论了骨料粒径、强度等对混凝土大变形影响的原因.通过对实验数据回归分析,给出了大变形条件下C30混凝土的应力应变关系式.

粉末冶金摩擦材料在准一维应变下的动态力学性能研究

用被动围压的SHPB实验方法,研究了粉末冶金摩擦材料准一维应变动态力学响应,分析了实验结果与围压套筒的关系,得到了该材料的动态泊松比,动态杨氏模量,动态压缩强度。同时分析了摩擦力效应对试样轴向应力应变的影响。

应变硬化水泥基材料组合结构的力学性能研究

水泥基材料自身的低强、高脆性是引起开裂的主要原因,裂缝的形成和开展也加速了混凝土结构耐久性的劣化。在水泥基材料中引入高强高弹的聚乙烯醇纤维能够显著改善脆性,使其具有准应变硬化和多缝开裂特性。通过四点弯曲试验,研究养护条件(标养、水养)、基体的厚度和龄期对应变硬化水泥基材料组合结构的力学性能的影响。结果表明,标准养护优于水养,基体养护24h后浇筑砂浆有利于界面粘结和整体结构性能的发展,且20m m SH CC-砂浆组合试件的准应变硬化和多缝开展更显著,结构延性大幅度提高。此外,采用组合结构形式有利于应变硬化水泥基材料的推广应用。

宽带偏振不灵敏张应变InGaAs半导体放大器光开关(英文)

研制了一种张应变准体 In Ga As半导体放大器光开关 .该结构具有显著的带填充效应 ,从而导致在 80 m A的注入电流下 ,器件的 3d B光带宽大于 85 nm(1 5 2 0～ 1 6 0 9nm ) .该带宽几乎同时全部覆盖了 C带 (1 5 2 5～ 1 5 6 5 nm )和L带 (1 5 70～ 1 6 1 0 nm ) .最为重要的是 ,在 3d B光带范围内 ,光开关的偏振灵敏度小于 0 .7d B;光纤到光纤无损工作电流在 70～ 90 m A之间 ;消光比大于 5 0 d B.通过降低了载流子寿命 ,开关速度有所提高 .在未来密集波分复用通信系统中 。

三种控制方式在GB/T228.1-2010中的正确应用

为了满足GB/T 228.1-2010中方法 A对拉伸速率的要求,阐述了应变控制、应力控制和位移控制三种控制方式对金属材料拉伸性能的影响,提出了一种考虑了系统柔度的准应变速率控制方法,即用准应变全程位移自动控制间接实现对试样的应变速率控制。采用准应变速率控制方法时,无论测试何种金属材料、何种尺寸试样,试验人员仅需输入试样尺寸和估计的弹性模量,由程序自动计算出系统柔度和各阶段拉伸速率,即可对整个试验过程进行自动控制,使不同试验机得出的试验结果真正具有可比性。

混杂聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能

目前配置ECC(engineered cementitious composites,ECC)的聚乙烯醇纤维(polyvinyl alcohol,PVA)主要由日本可乐丽公司生产,成本较高.国产PVA价格合理,但国产PVA-ECC的拉伸延性有限,为了进一步提高水泥基复合材料的拉伸延性,兼顾应用成本,将国产PVA纤维和日本产PVA纤维以一定的比例混合,配制混杂PVA-ECC,为实际工程结构性能提升提供更多的材料选择.首先基于微观力学模型,确定混杂PVA-ECC中PVA纤维的体积分数,对设计的5组不同配合比的混杂PVA-ECC试件进行四点弯试验、单轴拉伸试验及单轴压缩试验,确定混杂PVA-ECC的较优配合比.最后对典型配合比ECC进行性能和成本对比分析,提出了低成本、较低拉伸性能的配合比M7,中等成本、较高拉伸性能的配合比M17和高成本、高拉伸性能的配合比M21等3个具有代表性的配合比,供实际工程根据结构性能的需要进行选择.采用混杂PVA纤维配置ECC,可降低ECC的成本,使得ECC大量应用于工程实践成为可能.

不同锚固参数岩体破裂变形特征研究

为探究在不同锚固参数条件下锚杆对深部巷道围岩拉剪复合破裂的控制作用,通过对准平面应变条件下不同锚固参数锚固体试件展开单侧临空加载试验,对比分析了不同锚固间距与锚固角度条件下锚固体拉剪破裂演化及变形特征。研究表明,水平锚固与倾斜锚固2种锚固方式均可有效提升试件的抗变形能力,对试件的变形破坏有明显抑制作用;水平锚固可以有效抑制试件张拉破裂,并在一定范围内随锚杆间距的减小抑制作用逐渐提升;倾斜锚固对试件剪切破裂抑制作用更加明显,且在倾斜锚固过程中存在最优锚固角度。此次试验为进一步展开研究提供了理论参考。

准静态应变率下单轴煤岩特征应力确定方法研究

基于准静态应变率[10^-5,10^-2]s^-1范畴下芙蓉白皎煤岩单轴压缩试验,开展不同应变率下煤岩变形破坏过程的能量演化规律分析,提出利用能量耗散率曲线和横向应变差确定单轴煤岩特征应力的新方法,并分析准静态应变率范畴下的变化规律。研究结果表明,不同应变率下的煤岩能量演化可划分为裂隙闭合、线弹性及裂隙快速扩展3个阶段,能量耗散率曲线均呈现峰前阶段先升后降再升的趋势。利用该趋势,根据能量耗散率曲线,将曲线的极大值点与极小值点分别确定为裂纹闭合应力点σcc与损伤应力点σcd,结合获得的损伤应力点,计算横向应变差后确定裂纹的起裂应力点σci。比较不同应变率下煤岩的特征应力与峰值应力之比,3个应力特征比值均随着应变率的增加呈降低的趋势。最后对比分析单轴煤岩特征应力确定传统方法的局限性及新方法的合理性、准确性,提出特征应力应变率效应研究的工程意义。

准静态一维应变实验装置的设计与验证研究

准一维应变状态测试技术对混凝土等脆性材料的力学性能研究具有重要意义,而目前准一维应变实验装置设计单一、互换性较差,所以无法实现普及。针对上述情况,本文在套管围压装置的基础上进行叠加式设计与组合式分离设计,旨在建立一套结构简单、适用性广的准静态被动围压装置。基于数值模拟方法,本文对混凝土试样在一维应变状态与套管围压作用下的力学特性进行研究,从而分析混凝土试样在套管装置下能达到一维应变状态的程度;同时,对叠加式套管与整体式套管的性能进行比较,发现叠加式套管理论上能在准一维应变实验中很好地代替整体式套管。组合式分离设计的有效性最终通过相关实验得到验证。

宽带偏振不灵敏InGa As半导体光放大器

采用压应变InGaAs量子阱和张应变InGaAs准体材料交替混合的有源结构，研制了宽带偏振不灵敏的半导体光放大器．此放大器在100-250mA的工作电流范围内，获得了大于70nm的3dB光带宽；在0～250mA工作电流和3dB光带宽波长范围内，偏振灵敏度小于1dB．对于1．55μm的信号光，在200mA的注入电流下获得了15．6dB的光纤到光纤的增益、小于0．7dB的偏振灵敏度和4．2dBm的饱和输出功率．

准平面应变条件下大尺寸煤岩样的渗透特性研究

为研究采掘工作面煤岩渗透特性与应力、裂隙之间的关系,利用自行研制的煤-气耦合双向加载试验系统,在准平面应变条件下对大尺寸煤、岩样的应力-裂隙-渗透特性变化规律进行试验.结果表明:不同尺度的煤岩样的应力-裂隙-渗透特性变化具有相关性,呈分段性特征;加载过程中煤样局部失稳和裂隙的由外向内发展导致3种煤样渗透特性曲线在压密和弹性阶段出现"锯齿"形不光滑现象;试样内部结构的不同,导致渗透特性变化各异;煤样出现应力滞后性特点;岩样脆性特征明显,渗透特性出现突变且渗流速度最大时刻与岩石破断时刻基本同步.

超临界CO_(2)浸泡作用下煤岩力学特性应变率效应实验研究

为研究超临界CO_(2)浸泡对煤岩单轴压缩力学特性应变率效应的影响,进行未浸泡及超临界CO_(2)浸泡煤岩在准静态应变率加载(10^(-5),10^(-4),10^(-3),10^(-2) s^(-1))下的单轴压缩实验,并利用声发射监测系统记录加载过程中的能量信号,从应变率效应和Sc CO_(2)浸泡弱化机制角度对煤岩单轴抗压强度、弹性模量、破坏形态、能量演化和AE特征参数进行了研究。结果表明:(1)随着应变率增加,未浸泡和超临界CO_(2)浸泡煤岩的抗压强度和弹性模量均表现为先增加后降低趋势。在10^(-5)和10^(-2 )s^(-1)应变率条件下,超临界CO_(2)浸泡煤岩的力学特性劣化作用更为明显;煤岩单轴抗压强度分别降低28.66%,34.98%,相应弹性模量分别降低35.50%,27.68%;(2)未浸泡超临界CO_(2)煤岩的破坏形态主要为X状共轭剪切破坏,而超临界CO_(2)浸泡煤岩试件的破坏形式由斜面剪切破坏转变为竖向劈裂拉伸破坏;(3)应变率效应及Sc CO_(2)浸泡弱化作用对煤岩的力学性质的影响,同时也影响着煤岩可储存弹性应变能的大小,从煤岩破坏时表征能量释放的声发射信号强弱可以获证。该研究有助于揭示超临界CO_(2)浸泡煤岩在准静态加载条件下力学特性变化规律,以及分析理解煤岩储层压裂过程中煤体变形和裂缝扩展条件特征。