薄层胶体受剪应力应变关系的测试方法

文中采用组合圆盘粘结试件,对胶层端部引入圆弧面构造并对钢质基体进行倒角处理,能够在胶层中形成均匀系数高达0.97以上的剪应力分布,并将粘结面上的正拉应力控制在很低的水平。利用INSTRON单轴伺服试验机高精度的内置位移测试系统,将系统变形从总变形中予以剔除,从而获得胶层竖向变形,并最终换算成胶层的剪切变形和剪应变。采用样品胶体进行的组合圆盘剪切试验表明,粘结件以胶层剪切破坏为特征,随后胶体与金属基体脱层,因此组合圆盘试验方法能够反映材料受剪性能,强度测试值可作为材料强度条件使用,受剪应力应变本构关系可在粘结构件承载力计算分析中应用。组合圆盘试验方法较为简单,适合在具有位移控制功能的伺服试验机系统的实验室采用。

西安地区Q2黄土应力-应变-时间关系的试验研究

为了研究黄土地区许多工程现象的本质原因,探讨应力—应变—时间的关系,对西安地区Q2黄土在改造后的固结仪上进行了单轴无侧限蠕变试验。加载方式为分级加载,通过使用坐标平移法处理蠕变曲线后得到应力—应变等时曲线。研究发现Q2黄土在不同的应力水平下表现出不同的蠕变形态,应力—应变等时曲线上有一较明显的拐点,拐点对应的应力即为屈服应力,屈服应力随着含水率的增加而呈指数降低,当应力水平小于屈服应力时,黄土表现为线性粘弹性特性;当应力水平大于屈服应力时,黄土表现为线性粘塑性特性。

岩石在主时间里应力应变关系的时间效应

文中编述了岩石产生流变的必然性，流变性质的一维表示，岩石物体的抽象，以此的流变力学模型的抽象，岩石内部状态与开象，岩石流变模型方程的商榷；建立以Kelvin-Hookp串联力学模型作为轴向和侧向处于主时间里流变屈服值σf以内的岩石为性质模型，根据模型的微分状态方程，利用级数解得出：σ=E1E2+E1(E1+E2)exp(-E1+E2/K)t/E1+E2+E2exp(-E2/K)tε遂进行了方程的隐解，得出：t=K/E1ln[ψ（t)(E1+E2)-E1E2/E1)^(-E1+2E2/E1+E2)]/E1的隐函数表示的解析解，采取调用方法，隐解问题可得解决；文中同时进行了因算式引起的论述。

岩样直剪应力-应变全程曲线研究

基于直剪试验机–岩样系统加载过程中各组成部件不同受力特点,运用功能原理,建立联合作用下的一维剪切实测应力–应变曲线全过程的参数方程,推导岩样失稳破坏判据和系统回跳条件,指出试验机–岩样系统弹性区段的存在是造成实测剪应力–剪应变曲线与岩样真实直剪本构曲线不一致和产生岩样失稳破坏、系统回跳现象的主要原因。通过算例分析剪切带宽度和试件高度对实测直剪应力–应变全程曲线的影响关系。分析结果表明,加载系统弹性受力区段越长,局部化剪切带宽度越小,实测软化段曲线就越陡,加载系统就越不稳定,越容易出现系统回跳现象,且在加载过程中岩样就会越早发生脆性破坏。

几个工点的岩石抗剪强度和剪应力应变特征

对三个工点岩石现场直剪试验结果和剪应力应变曲线进行分析 ,认为Ⅰ #岩石脆性较明显 ,Ⅱ #、Ⅲ #岩石的韧性 (延性 )特征明显 ,岩石抗剪强度指标建议值以大位移残馀强度为基准 ,对脆性岩石取值严格些 ,取低值 ,对韧性岩石取值偏高些。文中论述了上述认识和作法的依据 ,并对有关的其他问题进行了讨论。

纯应力主轴旋转下固有各向异性砂土力学特性

【目的】进一步揭示固有各向异性和偏应力q对砂土力学特性的影响,深化对土应力方向依赖性的认识。【方法】利用新型制样装置制备具有固有各向异性的砂土空心圆柱试样,结合空心圆柱扭剪仪,开展一系列不同沉积面倾角a3和q条件下的不排水纯应力主轴旋转试验。【结果】在纯应力主轴旋转条件下,砂土临界周数随着a3和q的改变而改变,其数值最大可相差9倍;孔压前期累积速率也与a3和q有关,但中期稳定后的孔压数值受两者的影响较小;随着a3和q增大,剪应变累积速度加快,滞回圈面积及倾角也会发生变化。【结论】砂土的应变发展规律、孔压变化、剪应力-剪应变关系等动力学特性均与固有各向异性和q密切相关,且q的改变也会引起固有各向异性与动力学特性之间关系的变化。

单向应力条件下松弛时间率相关的非线性粘弹性本构模型

基于单向拉伸实验研究和内变量理论 ,提出了一种新的简单的一维非线性粘弹性本构关系 .对两种粘弹性材料 ,即高密度聚乙烯和聚丙烯进行了不同加载速率作用下的拉伸实验研究 ,实验结果表明 ,两种材料的应力应变关系与加载速率相关 ;对材料的应力应变实验数据进行拟合发现 ,材料的松弛时间具有很强的应变率相关性 ,当应变率发生数量级变化时 ,材料的松弛时间也发生数量级的变化 .采用内变量理论 ,导出了在单轴应力条件下松弛时间率相关的非线性粘弹性本构关系的迭代形式 ,并给出其收敛条件 .当采取一次迭代形式时 ,本构关系退化为松弛时间率相关的Maxwell模型 .数值拟合的结果表明 ,一次迭代形式的本构关系就可以很好地拟合和预测实验结果 .

钻孔四分量应变观测数据不同时间尺度的自检分析

利用高台地震台不同时间尺度的钻孔四分量应变观测数据计算元件相对校正系数、自检内精度和面应变相关系数。分析认为,对较长时间尺度观测数据进行质量评价、应变换算和地震研究时,相对标定处理应选用连续观测的日均值或5日均值数据;对较短时间尺度观测数据进行以上分析时,相对标定处理应选用整时值数据。

软岩的应变速率效应研究

对硅藻质软岩试样进行了不同围压和不同加载速率的应变和应力控制式固结不排水三轴试验,试验结果表明,硅藻质软岩具有明显的应变速率效应,加载速率对软岩的强度变形特性有较大的影响。在试验研究的基础上,应用三维弹粘塑性模型,考虑硅藻质软岩的应力–应变关系的时间依存性,模拟了软岩的应变速率效应。数值分析中所采用的参数均由试验确定,对不同应变速率下固结不排水试验的应力–应变关系和有效应力路径的数值计算结果,反映出不同应变速率下软岩的峰值强度和残留强度均随着应变速率的增大而不断提高,与试验结果相吻合;计算结果还反映出与试验结果一致的孔隙水压力变化和应变软化趋势。通过对比分析表明,三维弹粘塑性模型可以较好地描述软岩的应变速率效应。

初始主应力方向角对黄土动变形特性影响研究

建筑物和构筑物地基土体的主应力方向往往发生旋转,因此研究初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响规律具有一定的现实意义。通过对不同初始应力状态下原状与重塑黄土进行动扭剪三轴试验,研究了初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响规律,结果表明:在不同初始主应力方向角下,原状黄土抵抗剪切变形的能力大于重塑黄土;在其他条件相同的情况下,初始主应力方向角越大,黄土抵抗剪切变形的能力越弱;随着初始主应力方向角的增大,黄土的动剪切模量随动剪应变变化的规律呈现出减小的变化趋势,而阻尼比则呈现出增大的变化趋势;初始动剪切模量与最大动剪应力随初始主应力方向角的增大而减小。建议在初始平均主应力较大的情况下,考虑初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响,试验成果可为黄土地区工程设计提供一定的参考。

考虑时间效应的E-μ模型

为进行三峡泄滩滑坡体的变形建模和稳定性数值分析,进行了滑动带土的三轴排水蠕变试验,并在此基础上,提出了排水条件下粘性土与时间有关的非线性弹性模型,即与时间有关的邓肯-张E-μ 模型。该模型假定c,j不随时间变化,k,fR,G,D,n,F均与时间有关。通过试验数据拟合,给出了部分参数(如k,fR,G,D)与时间的关系式及模型的12个参数值。通过计算值与试验数据的对比表明:该模型适合于该滑动带粘土。

胶结层含石英砂的黏钢加固混凝土界面黏结滑移本构关系研究

分别以石英砂掺入量不同的结构胶为黏结剂,制备多组黏钢加固混凝土试件,通过对所制试件进行双面剪切试验,得到各组试件的破坏模式、界面承载力以及不同荷载水平下钢板表面的应变分布。针对试验结果展开理论分析,在考虑钢板、混凝土构件宽度比以及混凝土抗拉强度等因素的基础上,对Nakaba黏结滑移模型进行修正,获得更适用于胶结层含石英砂的钢板-混凝土界面黏结滑移本构关系分析模型。

浇注型聚氨酯弹性体热老化条件下的本构关系

通过对老化192 h的浇注型聚氨酯弹性体(CPU)进行单轴拉伸实验,得到了CPU的应力-应变关系,采用Mooney-Rivlin模型、Yeoh模型和Neo-Hookean模型,对老化192 h的应力-应变实验结果进行曲线拟合。结果表明,老化192 h的应力-应变关系表现出明显的非线性,均为没有取向硬化的凸型曲线。Mooney-Rivlin模型的拟合精度最高,相关系数R2均超过0.9953,在Mooney-Rivlin模型的基础上,将模型参数视为与温度相关的函数,建立了与温度相关的超弹性本构模型。

实心圆轴扭转测定本构关系的概念和方法

本文提出了实心圆轴扭转试验建立有限应变本构关系(τ-γ曲线)的概念,并在文[1]工作的基础上完成了通过实心圆轴扭转试验建立文献[6]形式的有限应变本构关系的方法.它比单向拉伸试验所得到的本构关系更为精确.因拉伸实验变形较大时试件伸长和变细对测量结果有影响,尤其在"颈缩"后,很难对有关力学量作有效测量和分析.扭转本构关系的描绘也更为完整.以低碳钢为例,扭转本构关系所描述的有效范围比拉伸本构关系大十余倍.本文方法将有利于探讨研究更大应变下的材料力学行为.

循环荷载作用下饱和砂土的性质演化规律及液化阶段性特征

正确认识饱和砂土在液化过程中的性质演变规律是解决可液化土层大变形问题的关键。通过饱和砂土不排水三轴试验,研究了饱和砂土液化过程中剪应力-剪应变关系、孔压增长速率和流动性的演化规律。发现饱和砂土由固态向液态的转变过程存在显著的阶段性特征,饱和砂土的液化过程可根据孔压比增长速率特征点划分为固态、固-液过渡、触变性流体及稳定流体四个阶段,而土体的孔压比增长速率与其产生的残余剪应变相关;围压和循环应力比会影响土体液化过程中各阶段的持续时间,围压越低、循环应力比越高,饱和砂土越容易从固体阶段转变为流体阶段;饱和南京细砂从一个阶段进入另一个阶段的所需振次与对应的孔压比之间呈线性关系。

基于迟滞应力应变关系的非线性声学检测理论与方法研究

本文将传统PM(Preisach-Mayergoyz)模型由一维介质拓展到二维介质,引入迟滞细观弹性单元概念,得到迟滞变化的应力应变关系.并采用一阶有限差分方程进行了声场计算和分析,发现空间声场中含有明显的高阶奇次谐波成分.对接收到的全波信号进行滤波、放大、时间反转后加载到接收换能器对应阵元上再进行发射,观察到高次谐波在微损伤区域实现聚焦.这为利用非线性高次谐波检测微损伤提供了可能的途径,也为疲劳损伤等缺陷的早期检测提供了理论和方法依据.

三峡泄滩滑坡体滑动带土的蠕变试验研究

三峡古滑坡的变形和长期稳定的控制性因素,在于滑动带土力学特性的强度损伤积累和时间效应。为了滑坡建模和稳定数值分析的需要,进行了泄滩滑坡体滑动带土的三轴排水蠕变试验研究。并在此基础上,给出了排水条件下粘性土的Mesri蠕变模型,即剪应力-应变关系采用双曲线模型,应变-时间关系采用幂函数来描述土体的弹粘塑性。

三峡泄滩滑坡滑动带土的改进Mesri蠕变模型

为进行滑坡建模和稳定数值分析的需要,进行了三峡泄滩滑坡体滑动带土的三轴排水蠕变试验.在此基础上,给出了排水条件下粘性土的Mesri蠕变模型,即剪应力 应变关系采用双曲线模型、应变 时间关系采用幂函数来描述土体的弹粘塑性;提出了改进Mesri蠕变模型,其应变 时间关系采用分段拟合方法.模型计算曲线与试验数据的比较表明,改进Mesri蠕变模型较Mesri蠕变模型对粘性土蠕变性能的拟合能力得到了显著改善.

考虑排水条件的软土蠕变特性及模型研究

为了研究珠江三角洲软土在不同的排水条件和应力水平下的蠕变特性,进行了一系列室内三轴排水及不排水蠕变试验。试验结果表明,在排水情况下软土的瞬时变形大,而蠕变变形小,而在不排水情况下蠕变随时间的发展更为显著。在工程中可以提高软土地基的排水性能,来减小蠕变破坏的可能性。引入Singh-Mitchell蠕变方程,建立了珠江三角洲软土排水和不排水的Singh-Mitchell蠕变模型,其中应力-应变关系采用指数函数,应变-时间关系采用幂函数。该模型较好地表达了土体的应力-应变-时间关系。随着排水条件的改变,模型参数的取值有着较大的变化,其原因可归结为,在不同的排水条件下土体的应变-时间关系和应力-应变关系均有很大的不同。

三峡泄滩滑坡滑动带土的Singh-mitchell蠕变方程

三峡古滑坡的变形和长期稳定的控制性因素在于滑动带土的力学特性的强度损伤积累和时间效应。为了滑坡建模和稳定数值分析的需要,进行了泄滩滑坡体滑动带土的三轴排水蠕变试验研究,给出了排水条件下粘性土的Singh mitchell蠕变方程,其中应力-应变关系采用指数函数,应变-时间关系采用幂函数。该方程参数少,能够较好的拟合试验曲线。