脆性岩石单轴循环加卸载试验及断裂损伤力学特性研究

以向家坝砂岩单轴循环加卸载室内力学试验结果为基础,结合岩石内部微裂纹的细观力学分析,对脆性岩石单轴循环加卸载的应力-应变曲线特征、峰值强度及断裂损伤力学特性等进行研究。给出一种根据应力-应变曲线计算损伤变量的方法,损伤变量计算结果和声发射测试数据变化规律较为一致。试验结果表明,砂岩的循环加卸载强度要比单轴压缩强度要小很多,对于脆性岩石单轴循环加卸载的峰值强度来说,受到多种因素的影响。弹性常数计算结果表明,循环加卸载过程中泊松比逐渐增大,而弹性模量在第一次循环加卸载增大之后则缓慢减小。脆性岩石循环加卸载过程中,岩石损伤在逐渐累积,在微裂纹进入不稳定扩展阶段,岩石损伤会迅速增大,岩石宏观力学特性取决于内部微裂纹的细观力学响应。

ETFE薄膜单轴循环拉伸力学性能

对6组250μm厚乙烯-四氟乙烯(ethylene-tetrafluoroethylene,ETFE)薄膜进行了不同应力幅值单轴循环拉伸试验.利用自编MATLAB程序分析了试验所得应力-应变曲线,得到了循环弹性模量、屈服应力、棘轮应变以及滞回环面积等力学性能参数;分别建立了循环弹性模量、棘轮应变和滞回环面积与循环次数的关系式.试验和分析结果表明:随着循环次数的增加,循环弹性模量、棘轮应变和滞回环面积的变化率逐渐减小,分别近似稳定于13,14,14次循环.

304不锈钢室温单轴循环棘轮行为的粘塑性本构描述

在统一粘塑性循环本构模型的框架下对循环硬化的 30 4不锈钢的单轴棘轮行为进行了本构描述 .模型中通过随动硬化背应力演化和各向同性变形阻力演化对 30 4不锈钢在非对称应力循环下的循环附加硬化和循环流动特性进行了分析 ,同时考虑了加载历史对循环棘轮行为的影响 .将模型应用于 30 4不锈钢室温单轴循环棘轮行为及其对加载历史依赖性的描述中 ,预言结果与实验结果吻合较好 .

LY12CZ铝合金材料的室温和高温单轴循环变形行为及其时间相关性

对LY12CZ铝合金室温和高温下的单轴循环变形行为及其时间相关特性进行了实验研究,重点讨论了环境温度、应力水平、加载波形和峰值保持对材料棘轮行为的影响。结果表明:室温和高温下,LY12CZ铝合金体现出循环硬化特性,并具有明显的应变幅值依赖性;材料的棘轮行为不仅依赖于当前的平均应力和应力幅值大小,还与加载历史密切相关。尽管LY12CZ铝合金在单调拉伸时对应变率的变化不敏感,但其循环棘轮行为具有明显的时间相关特性:有峰值保持时产生的棘轮应变明显大于没有保持时的值,并随保持时间的增加而增大;正弦波形下的棘轮应变大于三角波形下的棘轮应变。

活性粉末混凝土单轴循环压缩试验条件下力学特性研究

通过对3种钢纤维体积含量(0%、2%、4%)活性粉末混凝土在较长龄期(3年)进行单轴循环及常规单轴压缩试验,得到其在对应加载制度下轴向及径向应力应变全曲线数据。比较分析了3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在两种加载制度下峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式及轴应力体应变曲线的异同,并对RPC基本力学性能随钢纤维体积含量增加的变化规律进行了定量分析。结果显示:峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式只与钢纤维体积含量有关,与加载制度无关;活性粉末混凝土峰值强度、轴向峰值应变、泊松比随钢纤维体积含量的增加而增大;对3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在单轴循环压缩试验条件下的滞回性能也进行了详细分析。

Kapton薄膜高温单轴循环拉伸的力学性能

以25μm厚充气可展结构膜材Kapton(聚酰亚胺膜)为研究对象,选取6种温度工况(20,50,80,110,140,170℃)对其进行高温下单轴循环拉伸试验.通过分析不同循环次数和温度下的应力-应变数据,阐释了高温循环荷载作用下材料的受力机理与性能表征,分别建立了循环弹性模量与循环次数和温度的关系式,并获得了对棘轮应变以及滞回环面积等力学性能参数的影响规律.试验和分析结果表明:随着循环次数的增加,弹性模量逐步增大,滞回环面积减小;高温使得弹性模量显著降低,而滞回环面积增大;以最后一次循环加载后的结果来看,温度对TD(垂直膜材长度方向)的棘轮应变影响更大.研究所得结论可为极端温度场下的充气可展结构设计及在轨交变高低温测试提供参考.

Kapton膜材低温单轴循环拉伸力学性能研究

为明晰充气天线反射面膜材的低温循环拉伸力学性能,对25μm厚的Kapton膜材进行了低温(20、0、-10、-40、-70℃)下的单轴循环拉伸试验,通过分析不同循环次数和温度下的应力-应变曲线,阐释了低温循环荷载作用下材料的受力机理与性能表征,分别建立了弹性模量与循环次数和温度的关系式,并获得了参量对棘轮应变以及滞回环面积的影响规律.试验结果表明:随着循环次数的增加,弹性模量逐步增大,滞回环面积减小;低温使得弹性模量显著提高,而滞回环面积减小;以最后一次循环加载后的结果来看,温度对膜材垂直方向的棘轮应变影响更大.研究所得结论可为极端温度场下的充气可展结构设计及在轨交变高低温测试提供参考.

单轴循环加载下多孔弹性混合料孔隙结构演变

采用单轴循环加载试验和CT扫描图像分析方法,研究不同加载阶段多孔弹性混合料内部的孔隙结构(孔隙数量和空隙率)演变过程。研究结果表明:单轴循环加载导致试件总体高度减小,试件下部体积增大直至在试件高为10~60 mm区域内发生膨胀破坏。多孔弹性混合料的累积变形经历变形初期、前期、中期和后期4个阶段。在变形初期和变形前期,直径[0.5,1]mm和直径[1,2]mm的孔隙数量减少,变形中期大孔隙开始相互连通,导致直径[2,5]mm的孔隙数量开始减少,变形后期的破坏集中在直径[0.5,1]mm和直径[1,2]mm的孔隙。整个变形期内试件高度在70 mm以下的区域空隙率逐渐增大,孔隙数量逐渐减小,而在试件高度在70 mm以上区域内孔隙结构变化不大。

循环加卸载过程中灰岩微细观损伤特征的试验研究

岩石的动力学性质是影响岩质边坡地震动力稳定性的关键内因。地震产生的循环往复作用会造成岩石损伤和破坏,劣化岩石性能,降低岩质边坡的稳定性。为了深入研究岩石在动力荷载下的损伤特征,以某岩质斜坡出露的二叠系灰岩为研究对象,联合单轴循环加卸载试验和微细观试验,从微细观角度研究了岩样在循环加卸载过程中的损伤特征和损伤演化规律,分析了不同加载条件对微细观损伤的影响,开展了宏观和微细观参数的关联分析。研究结果表明:岩样内部的损伤是一个渐进性过程,在破坏前,随着应力幅值和循环周次的增加,表现为以小孔隙的生成、扩展和贯通为主,大孔隙的数量轻微增加且数量相对少得多;与变上限应力加载相比,变下限应力加载更有利于小孔隙的连通和大孔隙的形成,导致岩样内部微裂隙面积更大,在宏观上表现为平均弹性模量的降低;在变上限应力时,低应力幅值的循环荷载对岩石内部结构劣化效应比单轴压缩条件下的大,而高应力幅值的循环荷载反而可能对岩石内部孔隙有一定压密作用,导致孔隙度相对较小,劣化效应相对减弱;综合多种微细观损伤变量演化趋势,可判断岩样在循环加卸载下经历了一段裂纹稳定扩展的阶段,对应的上限应力和下限应力范围分别为(0.4~0.6)σ_(f)(σ_(f)为静态峰值强度)和(0.3~0.5)σ_(f)。研究成果有助于从微细观层次更好地理解岩石的动力学特性,为岩质斜坡在地震作用下的动力响应行为和灾害孕育及启动过程提供理论解释。

镭射BOPP基膜循环拉伸力学性能的试验研究

目的为研究双向拉伸聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)薄膜在重复拉伸使用后的弹性模量变化以及应变变化趋势。方法以26μm BOPP薄膜为研究对象,以1、1.5、2、2.5、3、3.5、4 N为最大加载力分别进行加载周期为15次的单轴循环拉伸试验,总结对比循环次数以及加载力对弹性模量及棘轮应变的影响,分析薄膜性能变化趋势。结果通过对比同一加载应力不同循环下的弹性模量以及棘轮应变,发现在预设加载力下随着循环次数增加,薄膜弹性模量呈增大趋势,且增大幅度逐渐减小,其棘轮应变与弹性模量变化趋势一致;通过取均值对比不同加载力下的弹性模量以及棘轮应变变化,发现薄膜弹性模量随加载力增大而先增大后减小,最大应变以及最小应变均随加载力的增加而增大。结论通过试验研究得出了BOPP薄膜在循环拉伸中弹性模量及棘轮应变随加载力、循环次数增大的变化趋势;对薄膜性能变化有了一定的预测,并为实际加工中的张力选择提供了指导性建议。

单轴燃气蒸汽联合循环机组快速启动中的烟温与汽温匹配策略优化

燃机因具备快速启停能力而作为调峰机组使用,机组启动过程中燃机排烟温度与余热锅炉及汽轮机进汽所需温度匹配至关重要。本文分析机组在联合启动过程中温度匹配的控制难点及应对措施;在基建调试及运维过程中,积累各工况运行数据,完善和优化控制系统及保护逻辑策略,使蒸汽温度控制更加规范,运行参数更加平稳,进而达到缩短机组启动时间的目的。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土单轴循环受压应力-应变关系研究

为研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的力学行为,对48个混凝土试件进行了单轴循环受压试验,分析纤维种类、体积掺量和长径比等因素对受压应力-应变全曲线的影响。研究结果表明：混杂纤维混凝土试件循环受压破坏呈现明显的延性特征;混杂纤维的掺入可显著改善混凝土循环力学行为,表现为混凝土峰值应力高、延性好、滞回耗能能力强、性能退化程度低等;混杂纤维对混凝土塑性应变累积具有明显约束作用;与普通混凝土相比,混杂纤维混凝土的刚度退化较慢,受纤维特征参数的影响不明显;纤维对混凝土应力退化影响较小,可忽略不计。基于试验结果以及其他相关文献的试验数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土单轴循环受压应力-应变关系全曲线方程,计算结果与试验结果吻合良好。

单轴循环载荷与渗透水压下预应力裂隙岩石破坏试验研究

为研究受地应力与渗透水压耦合作用下的深部岩体受到爆破等动力扰动的力学响应,研制了渗透水压加载装置,对含裂纹类岩石材料的混凝土试样加载预应力后,进行有渗透水压作用和无渗透水压作用下单轴循环加卸载压缩破坏对比试验。试验结果表明,在试样弹性阶段加载有限次循环载荷有助于类岩石材料的强化;在有渗透水压作用下,单轴循环加卸载后岩石的强度降低,降低的程度与循环载荷加载时预应力的大小有关,在弹性阶段加载循环载荷的岩石强度高于在损伤阶段加载循环载荷的岩石强度,而且在渗透水压作用下岩石的应变大于无渗透水压作用下岩石的应变。具有岩爆倾向性的岩石可以通过加载、卸载产生损伤以降低其岩爆倾向性,同时低渗透水压的作用可使岩爆降低程度更剧。

基于规范的混凝土单轴循环本构模型的开发

将《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中建议的混凝土单轴应力—应变曲线作为骨架曲线与Yassin提出的滞回规则相结合,从而组成了一个能适用于钢筋混凝土结构在地震等反复荷载作用下非线性分析的循环本构模型。以大型通用有限元软件ABAQUS为分析平台,通过软件提供的用户材料子程序二次开发接口VUMAT嵌入到ABAQUS中。验证了模型在多种典型工况下的性能,并对一钢筋混凝土四层平面框架结构在地震作用下的损伤演化过程进行了模拟分析。结果表明:给出的混凝土单轴循环模型适用于钢筋混凝土结构的弹塑性地震响应分析。

纯铝在单轴应力循环作用下棘轮行为的试验研究

对纯铝进行了单轴应变控制和应力控制下的系统循环试验．对纯铝应变循环下的循环应变幅值、应变幅值历史、平均应变对循环特性的影响进行了揭示，对纯铝在非对称应力循环下的应力幅值、平均应力及其历史对循环蠕变（即棘轮）的影响进行了分析，得到了纯铝单轴循环行为的一些有意义的结果．

9F单轴燃气-蒸汽联合循环汽轮机的控制和保护

介绍了国内目前最先进的9FA单轴燃气蒸汽联合循环机组中汽轮机的系统特点,重点给出了汽轮机有关阀门的控制原理和方法,针对机组的实际运行特点,提出了运行中应注意的几个问题。

单轴联合循环发电机组的燃气轮机功率监测

随着燃气轮机单机容量的越来越大,防止燃气轮机超出最大可允许的功率水平也变得越来越重要。本文从燃气轮机原理的角度,探讨如何对单轴燃气蒸汽联合循环机组中的燃气轮机的功率进行实时计算与监测。最后对引进的西门子控制系统中的燃气轮机功率实时计算方法进行了详细介绍。

对天然气发电工程F级单轴联合循环机组招标的建议

根据浙江省建设2套209E型联合循环机组的经验及我国以市场换技术、逐步实现联合循环发电机组国产化的策略,对当前天然气发电工程的F级单轴联合循环机组的招标原则、范围和职责提出建议,即分为燃气轮机-汽轮机岛(机岛)、余热锅炉和全厂仪表控制岛3部分进行。其招标的重点应放在以F级燃气轮机为中心的轴系上,余热锅炉可采用国内锅炉厂向国外咨询或合作设计的方式,一步实现国产化。全厂分散控制系统,国内已完全能生产,可在国内招标。

M701F单轴燃气-蒸汽联合循环机组的运行

介绍了燃用液态天然气的M701F单轴燃气-蒸汽联合循环机组的配置;阐述了该机组启动、带负荷运行及停机等过程的运行、控制要求及步骤。总结了机组特点是启动快速,适宜于两班制运行;控制灵活,能在电网中作调频机组使用。

单轴联合循环用大容量单缸再热汽轮机的开发

以低压末级长叶片的开发和结构设计技术、材料技术为基础,推进降低火电汽轮机的汽缸数及结构紧凑化。并介绍了最新的单轴联合循环用单缸汽轮机的结构特征及其中应用的最新技术。