基于压痕法对高温合金GH3536单轴拉伸性能的评估研究

镍基高温合金GH3536因其优异的抗氧化和耐腐蚀性能及良好的蠕变强度,被广泛应用于高温气冷堆、石油化工设备、各类能源转换装置等能源化工行业的高温核心设备。以锻造态和增材制造GH3536为研究对象,探究了将王-张拟合系数模型用于球压头压入试验,从而实现GH3536单轴拉伸性能反演的可行性。研究结果表明,2种不同制造工艺GH3536的屈服强度与常规拉伸测试结果具有较好的一致性,而抗拉强度的预测则存在一定误差,但误差范围与结果稳定性同样能够基本满足工程应用需求。该研究为高温受监部件材质劣化的在线评定提供了重要技术手段,有助于保障相关能源化工行业高温核心设备的服役安全。

N18锆合金的单轴拉伸和应力松弛性能

本工作试验研究20-700℃、不同应变加载速率下N18锆合金的单轴拉伸和应力松弛性能。结果表明，N18合金的单轴拉伸应力-应变曲线出现明显的屈服拐点，且温度低于500℃时呈现后继屈服强化，高于500℃后又呈后继屈服软化。除横向试样的断面收缩率高于轧向试样外，试样取向对N18合金的单轴性能影响不大。温度低于300℃时，N18合金的应变速率敏感性受温度的影响不大；350℃时，N18合金的敏感系数达到最小值，其后，对应变速率的敏感性随着温度的升高逐渐增强。N18合金在不同温度和应变水平下均产生明显的应力松弛。在300℃以内，最大应力松弛程度受温度影响较小，且随应变水平的增大明显降低；在350～550℃范围内，应变水平越高，对应的最大应力松弛程度越大；N18合金的最大松弛程度在350℃附近出现最小值。在350-450℃范围内，N18合金表现出明显的动态应变时效特性。

再生混凝土基本力学性能研究(Ⅰ)——单轴受压性能

对再生混凝土的单轴受压性能进行了系统的试验研究及分析,主要包括再生混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系、圆柱体抗压强度与立方体抗压强度的关系、应力-应变全曲线、峰值应变、极限应变、弹性模量以及泊松比等.结果表明,再生混凝土的极限应变和泊松比与普通混凝土相比差别不大,但其他性能与普通混凝土相比存在较大差异,主要表现为峰值应变增加、弹性模量降低和脆性增加.进一步探讨了普通混凝土各基本力学性能指标间的关系对再生混凝土的适用性,提出了再生混凝土各性能指标的关系式.

沙漠砂制备工程水泥基复合材料单轴拉伸性能分析

工程水泥基复合材料(简称ECC)具有应变硬化、多裂缝开展、高延性和高韧性特性,砂的工程性质与粉煤灰对于ECC是同等重要的组成部分。针对ECC工程造价高、河砂资源匮乏的问题,本文以原状毛乌素沙漠砂部分或全部替代河砂,以聚乙烯醇纤维(PVA)为阻裂材料,制备工程水泥基复合材料(简称PVA-DSECC)。试验研究了水胶比、砂胶比、沙漠砂替代率及龄期(28d、56d、90d)等因素对PVA-DSECC材料单轴受拉应力-应变曲线、弹性模量、开裂强度、稳定开裂强度、抗拉强度、极限拉应变及裂缝控制能力等单轴拉伸性能的影响,结果表明:原状毛乌素沙漠砂可以完全替代水洗河砂制备ECC,其单轴拉伸性与河砂制备ECC性能相近,能满足工程应用要求。

含粗骨料超高性能混凝土单轴拉伸性能及机理分析

为探究含粗骨料超高性能混凝土单轴拉伸韧性及增强增韧机理,采用单轴拉伸法,研究含粗骨料超高性能混凝土的单轴拉伸性能;采用X射线计算机断层扫描技术和图像分析法,并引入纤维分散系数和纤维取向系数,对单轴拉伸试验后超高性能混凝土中钢纤维的真实分布进行表征;阐明了钢纤维分布与粗骨料、钢纤维分布与混凝土拉伸韧性之间的关系。试验结果表明,钢纤维以粗骨料为中心环绕分布;粗骨料对钢纤维分布具有不利影响,粗骨料掺量越大,粒径越大,纤维分散性越差,超高性能混凝土单轴拉伸韧性越低;钢纤维分布与超高性能混凝土单轴拉伸强度及韧性密切相关,随着纤维分散系数和取向系数的增大,超高性能混凝土单轴拉伸强度、韧性指数以及拉压比相应增大,韧性增强。

自然老化PVDF膜材单轴力学性能的试验研究

选取2组同一型号但处于不同环境下老化的聚偏二氟乙烯(PVDF)膜材,其中1组为修复芜湖体育场时拆下来的膜材,另1组为存放于仓库中的同批次膜材,对2组膜材进行了一系列试验,测定了膜材厚度及膜材的抗拉强度、连接强度和撕裂强度.结果表明:自然环境下老化的膜材,其膜面颜色变为黄灰色且厚度增加,而室内老化的膜材,其表面仍为白色并具有光泽;无论是自然老化还是室内老化的膜材,其抗拉强度、连接强度和撕裂强度都出现了不同程度的降低,并表现出较大的离散性,撕裂强度的变化更为显著.

叠层废旧轮胎隔震垫单轴受压性能及尺寸效应研究

为研究叠层废旧轮胎隔震垫(STP)在不同尺寸及设计压应力下的单轴受压性能,选取3种不同尺寸的6层叠层废旧轮胎隔震垫,将其置于设计压应力为4MPa、5MPa、6MPa的条件下进行单轴受压试验。分析探究尺寸效应及设计压应力对STP的竖向极限承载力、竖向压缩刚度、名义抗压弹性模量及竖向变形性能的影响,并基于其轴压性能稳定性,确定最优尺寸及设计压应力,同时结合极限承载力试验中STP的变形、裂缝延展及其内部钢丝网破坏等内外部破损行为,综合阐明STP轴压失效机理。结果表明,不同尺寸下叠层废旧轮胎隔震垫均具有良好的竖向力学性能,竖向变形性能稳定。尺寸为140mm×140mm,设计压应力为5MPa时STP的竖向力学性能最为稳定,为叠层废旧轮胎隔震技术的推广和应用提供参考。

氧化石墨烯改性纤维增强水泥基材料的拉伸性能

为了提高聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料的力学性能,将氧化石墨烯(GO)引入PVA纤维增强水泥基材料中,探究GO掺量在0%~0.05%范围内对材料单轴拉伸性能的影响.结果表明:掺入适量的GO能够有效提高材料的单轴拉伸性能,当GO掺量为0.01%时,28 d时材料的初裂拉伸强度、极限拉伸强度和极限拉伸应变均达到最大值,与未掺GO的对照组相比分别提高了26.97%、31.28%、23.25%;适量的GO可以优化孔隙结构,减少材料内部缺陷,促进水化产物的生成,使微观结构致密化,增强纤维和基体间的界面结合力,从而改善PVA纤维增强水泥基材料的宏观性能.

纳米粒子和石英砂对PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响

为研究纳米粒子种类和掺量以及石英砂粒径对聚乙烯醇纤维(PVA纤维)水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响,通过单轴拉伸试验测得了试件的极限拉应变和极限拉应力,并得到了试件应力-应变关系曲线。PVA纤维的体积掺量为0.9%,选择纳米SiO2质量掺量和石英砂粒径各四种。结果表明,纳米SiO2的掺加对PVA纤维水泥基复合材料抗拉伸性能有一定的提高,随着纳米SiO2掺量从0%增大到2.5%,试件极限拉应变和极限拉应力整体上呈逐渐增大趋势。相对于纳米CaCO3,纳米SiO2对PVA纤维水泥基复合材料抗拉伸性能的增强效果更明显。石英砂的粒径对PVA纤维水泥基复合材料抗拉性能影响较大,石英砂的粒径越小,PVA纤维水泥基复合材料的极限拉应变和极限拉应力越低。

粗骨料与钢纤维对超高性能混凝土单轴拉伸性能的影响

为了提高含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)的单轴拉伸性能,采用单轴拉伸试验和图像分析技术分别研究了粗骨料掺量、颗粒粒径对含粗骨料UHPC单轴拉伸性能和钢纤维在UHPC体系中分散性能的影响规律。结果表明,随着粗骨料掺量及颗粒粒径的增大,钢纤维在UHPC体系中的分散系数和取向系数显著降低,含粗骨料UHPC的单轴拉伸初裂强度、裂后强度和耗能也随之减小。根据粗骨料颗粒最大粒径与钢纤维体积分数、直径间的匹配关系式(Dmax=3df/(Vf)0.5),采用纤维混杂可以充分发挥多尺度纤维与具有不同粒径分布的骨料间的分级匹配关系;粗骨料体积分数和颗粒最大粒径分别为10%和10mm时,采用平直钢纤维(直径0.12mm、长度10mm、体积掺量1.2%)和端钩钢纤维(直径0.35 mm、长度20mm、体积掺量1.8%)混杂实现了含粗骨料UHPC的单轴拉伸性能的提升,其裂后强度和耗能分别为8.69 MPa和11.10J。

玄武岩纤维再生混凝土单轴受压性能尺寸效应的研究

为了得到不同试件尺寸的玄武岩纤维再生混凝土单轴受压性能的尺寸效应变化规律,设计了3组不同高厚比的棱柱体单轴受压试验,测得不同试件尺寸的轴向峰值应力、轴向峰值应变、弹性模量和应力-应变曲线.基于尺寸效应理论和微观结构分析,深入讨论了不同高厚比棱柱体试件产生尺寸效应的原因.试验结果表明,棱柱体试件的高厚比对弹性模量没有显著的影响.高厚比为4的试件轴向峰值应力和轴向峰值应变比高厚比为1的试件分别下降了27.3%,49.6%.试件产生尺寸效应的主要原因是受到环箍效应和裂缝扩展宽度的影响。

PVA纤维对纳米水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响

为研究PVA纤维掺量对掺纳米SiO2水泥基复合材料抗拉性能的影响,通过单轴拉伸试验测得了试件的极限拉伸应变和极限拉伸应力,并得到了试件应力-应变关系曲线。纳米SiO2的质量掺量为2%,PVA纤维采用五种体积掺量(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)。结果表明,PVA纤维的掺加增大了纳米水泥基复合材料单轴拉伸试件的极限拉应变和极限拉应力。当PVA纤维体积掺量不大于1.5%时,随PVA纤维掺量的增大,试件极限拉应变逐渐增大,极限拉应力先增大后减小。当PVA纤维体积掺量分别为1.5%、1.2%时,试件极限拉应变和极限拉应力分别达到最大值;PVA纤维水泥基复合材料中掺加2%纳米SiO2后,整体上提高了试件的极限拉应力,但试件极限拉应变变化不明显,纳米SiO2使PVA纤维增强水泥基复合材料的抗拉伸性能得到了进一步提高。研究成果可为工程应用提供指导。

磷酸锌改性钢纤维对UHPC单轴拉伸性能的影响

系统研究了不同质量掺量下,磷酸锌(Zn Ph)改性及未改性钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)单轴拉伸性能的影响,并采用单根纤维拔出试验、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分别对纤维桥联作用、纤维/基体界面及纤维表观的形貌和元素进行分析。结果表明:钢纤维掺量相同时,与未改性钢纤维UHPC相比,Zn Ph改性钢纤维UHPC的极限抗拉强度和轴拉韧性比均增大,以掺量为160 kg/m3时最优,此时二者分别为9.00 MPa和0.85;单根Zn Ph改性钢纤维拔出行为的最大力、界面剪切强度和拔出耗能相较单根未改性钢纤维的分别提高了45.47%、45.23%、49.37%;Zn Ph改性钢纤维与UHPC基体间更加致密的界面性能、纤维表面更多的水化产物黏附和"沟壑"为单根Zn Ph改性钢纤维拔出性能的增强及其UHPC单轴拉伸韧性的提升奠定了基础。

高温炉管P91单轴拉伸性能的圆球形压头压入测算方法研究

基于膨胀孔洞模型和能量分析,提出了适用于幂强化材料的单轴力学性能压入反演方法,并在压入测试中引入数字图像相关技术以确保力学性能的压入反演精度。通过对两种不同服役状态的高温炉管P91材料进行验证,结果表明,圆形边界能够对压痕周边的应变梯度进行较好地描述,与膨胀孔洞模型中的球形空腔膨胀假设相吻合;高温炉管P91材料的应力-应变关系满足幂强化假设,3次重复的压入测试结果基本不存在差异,且压入反演结果与常规单轴拉伸测试结果吻合较好,表明压入测试有望应用于高温炉管P91单轴拉伸性能的在线检测。

再生混凝单轴受压疲劳性能的研究

本文主要在简要概述了有关再生混凝土的一系列问题的基础上,通过实验的方式对其单轴受压疲劳性能进行了研究,最终通过对实验结果的分析与总结,得出了最终结论。对再生混凝单轴受压疲劳性能进行分析的目的在于为土木工程领域提供参考,从而使工程中废弃的混凝土能够被有效的收集,通过一定的方式使其实现再生,并再次被应用到各领域的生产当中。

PVA-SHCC力学性能研究综述

PVA-SHCC作为一种新型建筑材料,以其优异的准应变硬化特性及多缝无害化开裂能力得到学者们的广泛关注和工程建设领域的逐步应用。PVA-SHCC的力学性能是当前研究的一个热点,也是将其广泛应用于建筑领域的根基。系统的分析了国内外对PVA-SHCC四大基本力学性能的研究进展,并在此基础上为SHCC力学性能进一步研究方向提出了建议。

基于材料延性的高延性混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

为探讨材料延性对无腹筋梁受剪性能的影响,根据高延性混凝土设计理论,考虑纤维抗拉强度、长径比和纤维掺量等因素的影响,进行了4种不同配合比高延性混凝土(HDC)的力学性能试验,并设计了7个高延性混凝土(HDC)无腹筋梁和2个混凝土(RC)梁对比试件,通过静力试验研究材料延性对无腹筋梁的破坏形态、承载力和剪切变形能力的影响。试验结果表明:1)4组HDC试件分别达到不同的延性要求,其等效弯曲韧性可达砂浆试件的50倍,极限拉应变可达普通混凝土的90倍;2)HDC无腹筋梁的承载力可达RC梁的2.36倍,剪切变形能力可达RC梁的3倍以上,均发生具有一定延性的剪拉破坏;3)除剪跨比和纵筋配筋率外,HDC无腹筋梁的受剪承载力和变形能力均随材料延性的提高而增大,在设计中应予以考虑,并可根据工程实际需要选择相应的材料延性需求。

生态型高延性水泥基复合材料关键力学性能和成本分析

制备高延性水泥基复合材料（HDCC）所用日产进口PVA纤维和磨细石英砂的高昂材料成本，限制了其在国内的大面积推广和应用。以降低生产成本和推动HDCC的应用为目标，首先利用国产短切粗PVA纤维、经级配优化且最大粒径为1．18mm的普通河砂、大掺量粉煤灰制备低成本生态型高延性水泥基复合材料（ECO—HDCC）；再系统研究ECO—HDCC的基本力学性能及其影响机理；最后对比分析ECO—HDCC与传统HDCC的生产成本。力学性能试验结果显示，调控水胶比和PVA纤维体积掺量可以制备得到抗压强度为20-40MPa、四点弯曲强度为9．0—11．0MPa、跨中挠度为10～18mm和单轴极限拉应变达1．9％的ECO—HDCC；成本分析显示ECO—HDCC生产成本仅为传统HDCC的1/3。低成本ECO—HDCC的制备成功为其在国内大面积推广和应用提供了理论指导。

铜矿渣掺合料对混凝土力学性能影响试验研究

通过改变铜矿渣的取代水泥量,研究了铜矿渣对混凝土力学性能的影响。结果表明:随着铜矿渣取代率的增加,混凝土的强度略有降低且脆性增加;铜矿渣混凝土的单轴受压应力-应变曲线与普通混凝土相近;采用数值计算模型和损伤模型构造铜渣混凝土的本构关系,回归曲线与实测单轴受压应力-应变曲线的吻合较好,基本能够真实地再现应力-应变曲线,可用于混凝土结构的计算分析。

含白云石粗骨料超高性能混凝土的性能试验研究

为了降低超高性能混凝土(UHPC)中水泥等胶凝材料的用量,掺入白云石粗骨料(CDA),制备了含CDA的UHPC,并探讨了粗骨料含量和钢纤维体积掺量对UHPC抗压强度、弯曲强度、弹性模量、单轴拉伸性能以及耐磨性能的影响。结果表明:随着CDA含量的增加,UHPC弹性模量的显著提升,而抗压强度和弯曲强度则先上升后下降;钢纤维体积掺量的增加,增大了含CDA的UHPC的抗压强度、初裂强度、峰值强度和断裂耗能,降低了试件历经磨损后的质量损失和磨损深度,优化了其单轴拉伸性能和耐磨性能;当CDA含量为200 kg/m^3、钢纤维体积掺量为1.5%时,制备的UHPC各项性能综合最佳。研究成果可供超高性能混凝土研究人员参考。