孔洞增长层裂模型的改进及其在模拟不同加载波形层裂实验结果方面的应用

冲击波在靶板自由面反射导致靶板材料内部产生动态拉伸层裂损伤是材料的典型损伤破坏形式之一,材料的初始微结构、冲击加载的强度和应变率、温度等因素直接影响材料内部的损伤演化过程。靶板自由面速度曲线变化间接反映材料内部损伤的演化过程,在层裂损伤物理模型研究方面,目前采用适宜的层裂损伤模型较好地模拟不同冲击加载波形下靶板自由面速度曲线的相关文献很少,主要借助实验手段探讨加载波形与自由面速度曲线变化以及层裂损伤演化过程之间的关联。对于孔洞增长层裂损伤模型,通过解析加载应变率与层裂强度以及损伤模型初始损伤参数之间的相互关系,给出了模型初始损伤参数的计算方法,有效地将损伤模型初始损伤参数与加载应变率关联在一起。该计算方法不仅可以较好地模拟方波、三角波以及泰勒波冲击加载铝材料层裂实验的自由面速度曲线,同时,计算得到的层裂强度和层裂片厚度也与实验结果符合。此外,还进一步分析了靶板内部不同位置的初始损伤、层裂强度的分布与应变率之间的关联,以及其对自由面速度曲线的影响。

岩石类介质SHPB试验加载波形的数值分析

采用基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D对大直径SHPB装置中压杆的应力波弥散效应进行二维数值分析,讨论了矩形应力脉冲和三角形应力脉冲两种加载波形对弥散结果的影响.结果表明,基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D能够较真实地模拟SHPB试验中波形传播过程;在大直径SHPB实验技术中,由于压杆的横向泊松效应,波形在传播过程中的弥散现象明显;选择合适的加载波形可以有效降低SHPB装置中应力波的弥散效应,其中三角形波加载可以降低大直径SHPB动态测试中的应力波弥散,是岩石混凝土等非均匀材料SHPB动态测试的较理想加载波形.

岩石SHPB试验中子弹形状对加载波形的数值模拟

利用有限元分析软件LS-DYNA对几种不同几何形状入射子弹在霍普金森压杆试验实验中产生的加载波形进行了数值模拟,在入射杆尺寸与撞击速度恒定的情况下,重点探讨入射子弹的几何形状对于加载波形的影响,为设计能打出近似理想半正弦波(或钟形波)的子弹提供理论依据。模拟研究发现:等截面子弹长度与加载波持续时间成正相关;锥形子弹末端截面直径越小,加载波上升沿时与脉冲持续时间越长,同时波形也越趋向于钟形波,但应力峰值则降低;对于本文设计的变截面子弹,其等截面段越长,加载波形越趋向于半正弦波。

加载波形对Ti-60合金疲劳损伤行为的影响

研究了高应力水平下加载波形对Ti-60高温钛合金疲劳损伤行为的影响。结果发现:对于在峰值应力处保载2 min的加载波形,试样的疲劳寿命明显低于无保载的加载波形的试样的寿命;在保载疲劳条件下,单位循环周次内材料的疲劳变形明显增大。SEM观察表明,在保载波形下,疲劳源出现在样品内部,而无保载的加载波形下疲劳裂纹源于样品次表面。TEM观察表明,在两种疲劳加载条件下,都有(1011)滑移系启动。

冲击机械合理加载波形的形究

冲击机械的工作效率很大程度上取决于冲击机械的核心部件冲击活塞撞击所产生的应力波形．作者就冲击机械的合理加载波形，从能量传递效率和有利于工作介质变形或破坏两方面进行了研究．分析中详细考虑了工作介质类型和实际冲击加载系统的影响．研究结果表明，等波阻活塞产生的矩形波是最适合于实际冲击机械的合理加载波．

加载波形对车轴钢疲劳裂纹扩展速率的影响

采用电位法裂纹测量技术与断口形貌分析相结合，讨论了加载波形对车轴钢长、短裂纹扩展速率的影响。结果表明，车轴钢对加载波形的变化具有一定的敏感性，在相同的驱动力（△Ｋ）作用下，矩形波加载的裂纹扩展速率普遍高于正弦波加载的裂纹扩展速率。从断口形貌ＳＥＭ照片上也证实了这一点。

加载波形对LZ50车轴钢疲劳裂纹扩展行为的影响

在三角波、正弦波、方波3种加载波形下对LZ50车轴钢紧凑拉伸试样开展疲劳裂纹扩展试验,采用扫描电镜观察断口形貌,并结合试验数据分析加载波形对裂纹尺寸增量和扩展速率的影响。结果显示:加载频率较高时,疲劳裂纹扩展行为对波形的敏感性较低,断口形貌基本相同;加载频率较低时,波形对疲劳裂纹扩展行为的影响增大,断口形貌出现差异;稳态扩展区以疲劳条带为主要扩展机制,三角波加载下的疲劳条带间距明显小于其他2种波形,其失稳扩展区形貌以韧窝为主,且韧窝较其他2种波形下的小且浅。同时,基于LS-DYNA软件和节点位移外推法对CT试样在3种加载波形下的应力强度因子进行计算和分析。结果表明:仿真分析波形对疲劳裂纹扩展的影响机制与试验结果基本一致。

温度与加载波形对Ni_3Al(B)疲劳-蠕变裂纹扩展行为的影响

在不同加载波形及温度下研究了NiaAl（B）的疲劳－蠕变裂纹扩展行为．结果表明。加载波形对高温疲劳－蠕变裂纹扩展速率及断裂行为有强烈影响，拉伸保持时间的叠加明显增加合金高温下的蠕变裂纹扩展速率．与高温合金相比，Ni3Al（B）在600和800℃下的裂纹尖端氧脆及疲劳－蠕变交互作用更为明显，裂纹扩展速率随温度发生明显变化．B在高温下对Ni3Al（B）的韧化作用与温度和加载波形有关．

加载速率与加载波形对混凝土抗拉强度的影响

基于INSTRON电液伺服试验机,通过不同的加载频率及加载波形,完成了应变率由10-41/s^10-11/s4个数量级范围内的混凝土准动态抗拉强度试验,从而拓展了中应变速率的实验范围,为材料动态本构关系的研究奠定了理论和实验基础。

加载波形对D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

对标准单边缺口三点弯曲试样分别施加三角波、正弦波、方波3种波形,得到了不同波形作用下的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线,研究了在不同电位条件下加载波形对海水中D36钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率(da/d N)的影响。结果表明:无阴极保护时,三角波和正弦波作用下试样的疲劳裂纹扩展速率相当,并小于方波作用下的疲劳裂纹扩展速率,且方波的加速作用体现在低应力强度因子幅度时;在阴极保护条件下,这种现象更为明显;而在阳极极化条件下,方波对试件的疲劳裂纹扩展的加速作用减弱。

加载波形对粉质粘土塑性变形影响的数值分析

利用建立的三维有限元模型,在动三轴试验验证的基础上,用数值分析的方法研究了不同加载波形对粉质粘土塑性变形的影响。

Hopkinson实验装置在提取撞击载荷加载波形中的应用

使用 Hopkinson 装置及其电测记录系统,对撞击载荷在弹性导杆中产生的应变波形进行分析处理,以给出平板受横向动载的加载波形。数据处理由微机进行,结果可列表打印或绘图仪输出。

基于动态模量加载波形的沥青路面力学响应分析

为了较好地分析行车荷载作用下沥青路面的力学响应,利用矩形波、半正弦波、钟罩形波,模拟沥青路面沥青层不同层位在行车荷载作用下的加载波形。基于AASHTO TP62-03动态模量试验方法,确定沥青层不同层位对应的不同加载波形下的沥青混合料动态模量值。在此基础上建立沥青路面结构的有限元模型,计算沥青面层最大拉应力、最大拉应变、路表弯沉值。并与AASHTO TP62-03标准半正弦波下的力学响应进行比较。结果表明:不同加载波形的沥青路面的力学响应不同,且基于AASHTO TP62-03半正弦波计算得到的力学响应比不同层位不同加载波形组合下的力学响应结果偏小。

加载波形对岩石损伤影响的颗粒法模拟研究（英文）

本文采用颗粒法从细观尺度研究不同加载波形(如矩形波、正弦波、三角波)对岩石损伤的影响。之后,针对正弦波,详细研究了细观尺度岩石损伤的影响因素,如:加载频率、应力幅值、平均应力、加载路径。相关数值结果表明:1)加载波形对岩石损伤有很大的影响。这些波形中,矩形波对岩石损伤影响最大,正弦波次之,三角波影响最小。在每个循环中,微裂纹数目在加载段上升,而在卸载段基本保持不变。2)在循环加载下,加载频率、应力幅值、平均应力、围压和加载路径对岩石损伤有很大的影响。加载频率、应力幅值、平均应力越大,岩石中累计的损伤越多。相反,围压越小,岩石中累计的损伤越多。3)平均应力和应力幅值都有一个阈值,低于这个阈值,在之前的一些循环加载步后,岩石没有损伤累计。4)从高应力到低应力加载比从低应力到高应力加载能对岩石造成更多的损伤,表明岩石损伤具有路径相关性。

加载波形对X65钢腐蚀疲劳裂纹萌生及扩展的影响

采用疲劳实验研究了不同加载波形下X65钢在空气和海水中的疲劳行为。结合SEM结果,对疲劳断口和次生裂纹进行了观察。结果表明,在空气和海水中,正锯齿波加载下X65钢的疲劳寿命最大,三角波次之,正弦波最短。与在空气中相比,X65钢在海水中的疲劳寿命显著降低。正弦波与三角波加载时应力上升时间较短,有利于位错开动,加快裂纹萌生。其中正弦波在σ_(max)的保载时间最长,有利于位错滑移形成,疲劳裂纹扩展速度最快。在海水环境中,Cl^(-)促进了X65钢表面点蚀萌生,成为腐蚀疲劳裂纹源。当裂纹形成后,电解质进入裂纹间隙,在交变应力作用下裂纹反复张开与闭合,导致裂纹快速扩展。在海水中,当加载波形为正锯齿波时,X65钢的腐蚀疲劳裂纹的扩展机制为阳极溶解,而当加载波形为正弦波和三角波时,X65钢的腐蚀疲劳的扩展机制均为氢脆+阳极溶解混合机制,其中加载正弦波时腐蚀疲劳开裂敏感性最大。

考虑实测轮载的动态模量加载波形及荷载作用时间取值研究

利用三维有限元计算工具,考虑沥青路面结构层不同的模量和厚度组合,结合实测的竖向轮胎-路面接地压力并考虑水平作用力,分析沥青路面结构层不同深度处的竖向应力脉冲波形。分析结果表明:同一沥青路面结构层不同深度处,不仅其竖向应力脉冲波形不相同,波长也不一样;也就是说,对同一路面结构不同深度处动态模量的确定,除了需要考虑不同的实验室加载波形和加载频率以外,还需要对荷载作用时间的取值做出修正。

循环荷载波形变化对天津滨海软土刚度软化特性的影响

为研究循环荷载波形对结构性软土刚度软化的影响,以天津滨海新区天津港保税区海积软土为研究对象,对其施加不同波形、不同幅值的循环荷载。试验结果表明:当循环荷载应力幅值较小时,软土刚度软化速率慢,不同波形循环荷载对软土刚度软化影响差别不大;当循环荷载较大时,软土刚度软化速率加快,荷载波形变化对结构性软土刚度软化速率影响明显,其中方波循环荷载作用下软土刚度软化的速率最大,正弦波次之,三角波最小。通过对比分析不同波形、不同应力幅值荷载作用下软土软化指数衰减曲线,得到综合考虑荷载波形和应力幅值的软化指数经验公式。

循环荷载波形变化对结构性软土变形及能量特性的影响

针对循环荷载波形变化对结构性软土变形的影响,以天津滨海新区临港工业区海积软土为研究对象,对其土样施加不同波形、不同幅值的循环荷载,并对不同波形、不同幅值作用下软土的耗散能发展曲线进行研究,并提出两种发展模式下的结构性软土耗散能的演化方程。结果表明,在考虑荷载波形的情况下,循环荷载幅值较小(30 kPa)时,累积塑性应变发展缓慢,波形变化对塑性应变发展趋势的影响很小;循环荷载较大(40、60、80 kPa)时,累积塑性应变快速增加,方波荷载作用下的累积塑性应变发展最快,正弦波荷载次之,三角波荷载作用下的塑性应变发展最慢。

沥青混合料动态模量测试的荷载作用时间及波形研究

我国最新的《公路沥青路面设计规范》采用20℃、10Hz条件下的半正弦波来获取沥青混合料的动态模量;美国现行的力学-经验(M-E)设计分析方法中,沥青路面结构中车辆荷载作用时间通常被认为是只与行车速度和距路表深度有关的函数,对于不同的计算深度,并没有给出明确的加载波形。本文运用线弹性理论,通过大量的计算和分析,发现荷载作用时间不仅是行车速度和距路表深度的函数,而且是该计算层与其下卧层模量比的函数,同时加载波形随深度和模量比的变化而变化。基于该研究结果,本文提出了基于深度和模量比的荷载作用时间计算公式,同时与之相应的加载波形。

某大型工业厂房重型吊车运行荷载实测研究

大型工业厂房的桩基础不仅要承受厂房以及吊车梁等自身的恒荷载,而且同时也要承受吊车装卸运转所带来的循环活荷载。该类荷载的特点之一是每次发生的荷载值占其总荷载比例较高,另一个特点是其循环频率也较高。通过人工记录的方式对上海某造船基地切割和小型部件安装车间的重级工作制吊车运行情况进行了记录,随后进行统计、分析,建立起了适合该类工业厂房或类似工作形态吊车运行规律统计方法,并获得了适用于此类吊车循环荷载的三角波加载波形,并以规范制定的吊车工作制级别为依托建立了吊车运行规律的简化分析方法,验证了该实测统计数据的可靠性。