压缩荷载作用下混凝土中氯离子扩散行为细观模拟

将外荷载作用的影响等效为外荷载引起的混凝土孔隙率的改变,来研究其对混凝土中氯离子扩散特性的影响,提出了压缩荷载作用下非均质混凝土氯离子扩散行为的细观模型.首先对混凝土在压缩荷载作用下的力学行为进行模拟分析;然后,将荷载作用后的"结果输出"作为氯离子扩散模拟的"初始输入"条件,以单轴压缩荷载为例,将混凝土看作由骨料、水泥浆体基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土在力学与物理耦合作用下的细观模型,研究了压缩荷载对混凝土中氯离子扩散特性的影响,得到了氯离子有效扩散系数与压缩应力水平之间的关系式,揭示了压缩应力水平的影响规律.

压缩荷载条件下岩石细观损伤特征的研究

作者利用装配有拉压加载台和荷载伺服系统的扫描电镜,首次用小尺寸试样对受压条件下岩石微结构及其细观损伤的全过程进行了试验研究。在岩石初始损伤、起裂机制、损伤演化与破坏的细观特征和机理、细观主裂纹的形成,以及蠕变损伤的细观特征等方面取得了一系列颇有价值的成果,并为岩体损伤力学研究探索了一条新途径。

压缩荷载作用下考虑T应力影响的裂纹扩展行为特性

在充分考虑裂纹尖端应力场Williams展开式中非奇异应力项对裂纹扩展影响的基础上,提出了考虑裂纹表面摩擦效应和T应力影响的裂纹尖端附近应力的理论解,并利用修正的最大周向应力准则分析了压缩荷载作用下T应力对裂纹起裂、扩展行为的影响;通过单轴压缩试验裂纹起裂角的试验结果与理论值的对比,验证了考虑3个T应力分量(T x、T y、T xy)所得理论解的合理性。结果表明:初始裂纹倾角β一定时,裂纹尖端最大周向应力σθmax和剪切应力绝对值的最大值|τrθ|max随着裂纹表面摩擦系数f的增大逐渐减小;σθmax和|τrθ|max随着侧压力系数k的增大呈先减小后增大的趋势;k和β越大,裂纹发生剪切开裂的概率越大;通过调整T应力的大小,可以有效控制裂纹扩展的方向,使其偏离危险方向,有效延缓或阻止构件发生整体断裂。

含圆孔树脂基复合材料板在面内压缩荷载作用下的应力场计算

由于孔的存在,必然降低结构的强度。因此,对含孔板应力场进行准确的分析是非常必要的,特别是含孔复合材料板在压缩荷载作用下的应力分析更为重要。对于含圆孔的复合材料板,文中运用复变函数理论中保角映射的方法解决了边界条件问题;采用所建立的数学模型对含圆孔的复合材料板在不同方向压缩荷载作用下进行了较为全面的应力仿真分析;对不同情况下孔边应力分布进行了比较。

单向压缩荷载作用下煤岩破坏机理初探

煤岩是多裂隙岩体,在荷载作用下的破坏形式多种多样,而且煤岩的破坏与很多因素有关。所以煤岩的宏观破坏机理应从其荷载以及变形规律来研究。就此以宏观的角度研究了煤岩在单向压缩荷载作用下的破坏形式及破坏机理。

压缩荷载作用下3条共线裂纹贯穿裂纹方形平板强度的实验与数值研究

利用ABAQUS软件对共线3裂纹的裂纹尖端应力强度因子进行了数值模拟分析,给出了裂纹尖端应力强度因子的数值解,并与前期的理论解进行了比较,结果表明所建立的数值模模型及计算方法是有效的。同时为了定性地验证理论与数值解的有效性,采用自制的真3轴加载装置,实验研究裂纹倾角对试件强度的影响规律,实验所用脆性材料为水泥砂浆,试件为带有预制贯穿裂纹的方形平板。结果表明,裂纹倾角对其强度有很大影响,在倾角为45&左右时其强度最低。

长期循环压缩荷载下饱和软黏土的应变速率特性

为了研究长期循环压缩荷载作用下饱和软黏土的变形性状,对珠江三角洲的典型饱和软黏土进行了室内循环三轴压缩试验,着重研究了饱和软黏土的累积应变速率特性。试验结果表明:初始静偏应力与动偏应力的耦合作用以及不同的排水条件对软黏土累积应变速率有较大的影响;在长期循环压缩荷载作用下,软黏土的累积应变速率随循环次数的增大而减小,应变速率对数与循环次数对数间的关系可用直线描述。

钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力-应变关系

在实际工程中推广应用钢纤维高强混凝土 ,要了解其基本力学性能 .采用MTS81 5 0 3型液压伺服刚性压力试验机 ,对钢纤维含量为 0～ 6%、抗压强度在 65～ 1 2 0MPa范围的 4种钢纤维高强混凝土 ,进行单轴压缩荷载作用下的应力应变全过程试验 .结合试验给出全曲线的方程 ,并分析钢纤维对抗压强度、弹性模量、韧度、泊松比等的影响 .试验表明 ,当钢纤维长度大于或接近于最大集料尺寸时 ,钢纤维高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度 ,是一种优良的新型建筑材料 .

单轴压缩岩石损伤扩展细观机理CT实时试验

利用最新研制的CT机专用加载设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石细观损伤扩展特性CT实时试验。得到了清晰的岩石破坏全过程中微孔洞被压密，微裂纹萌生、发展、贯通破坏和卸荷等不同发展阶段的CT图像。基于岩石损伤扩展的细观机理，将岩石应力－应变全过程曲线分为5段，为岩石损伤本构模型的建立提供了重要基础。结果表明，利用这套设备进行岩石细观损伤力学特性的研究是可行的。

单轴压缩岩石损伤演化细观机理及其本构模型研究

利用作者已研制成功的ＣＴ机专用三轴加载试验设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石损伤ＣＴ实时细观试 验。给出了ＣＴ图像中裂纹宽度的估算方法，确定了应力损伤门槛值，对ＣＴ试验结果进行了定量分析，得到了单轴 压缩岩石损伤演化的初步规律。基于ＣＴ试验结果，对岩石应力－应变全过程曲线进行了分段，从工程应用出发，给出 了峰前分段岩石损伤演化方程及本构关系。理论分析结果与试验结果较吻合。

混凝土压缩条件下三维断裂临界曲面的试验研究

采用相同的单边裂缝方形短柱和统一的分步加载方式，对混凝土进行了压缩Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型及压缩条件下的各种复合型断裂测试，给出了Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ复合型临界断裂全曲面．

混凝土压缩复合型断裂判据的试验分析

通过试验结果，分析了受压权重对Ⅰ－Ⅱ压剪，Ⅰ－Ⅲ压扭二维复合型断裂临界曲线的影响，给出了压缩条件下Ⅰ－Ⅱ、Ⅰ－Ⅲ断裂临界全曲线，扩大了混凝土复合型断裂理论。

C45珊瑚混凝土的冲击压缩性能试验及数值模拟

为了研究珊瑚混凝土(CAC)的动态力学性能,采用试验研究和数值模拟相结合的方法对强度等级为C45的CAC冲击压缩性能及破坏特征进行了分析.首先,通过实验得到了CAC的压缩强度、应力应变曲线和破坏特征;然后,采用HJC模型对其冲击实验进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,分析HJC模型及其参数的可靠性.结果表明:冲击压缩荷载作用下的CAC呈典型脆性破坏形态,其抗压强度具有明显的应变率效应;可以采用欧洲混凝土委员会推荐的计算模型来分析预测CAC的动态增强因子;动态屈服强度试验值与模拟值的误差(1.76%~7.71%)在允许范围内,说明HJC模型及其模型参数在C45 CAC的冲击力学性能分析方面具有较高的可靠性.

隔离式螺旋桩抗压承载与抗地基冻融特性

基于针对竖向承载并消除地基冻融影响需求所设计的隔离式螺旋桩,结合物理模型试验与有限元数值方法,从桩体受力视角对比揭示了两种特征螺旋桩(S/D<S/D_(cr)与S/D≥S/D_(cr))受压沉降时桩身受力演化、荷载传递与地基响应特征,以及桩体几何参数对单桩承载力的影响规律及机理;验证了该新型桩抵抗地基冻融变形性能。结果表明:(1)两种特征桩型底螺旋及以下桩身在受荷沉降过程具有相同受力及演化特征,而其余上部螺旋端阻和螺旋间桩侧摩阻大小及演化特征差异显著。(2)S/D≥S/D_(cr)桩各螺旋端阻相当,且螺旋对下卧土施加附加应力显著提高了其下桩侧摩阻力,并主导了螺旋间桩侧摩阻自上而下近指数衰减趋势;S/D<S/D_(cr)桩上部螺旋端阻仅约为1/5底螺旋端阻。(3)两种特征桩型单桩承载力随顶螺旋埋深比、螺旋直径与螺旋数量增长线性提升,随中心桩桩径增长先线性增大后加速衰减,桩型参数对S/D≥S/D_(cr)桩承载力影响更显著;S/D<S/D_(cr)桩承载力随S/D增长显著提升,相反S/D≥S/D_(cr)桩承载力线性衰减。(4)螺旋桩较传统桩具有显著抗地基冻融变形影响优势,在冻土深度内设置隔离套可进一步消除影响。

压载条件下裂纹断裂扩展的位移不连续数值分析

以土木工程中普遍存在的压缩荷载作用下裂纹扩展演化问题为研究背景 ,通过建立闭合裂纹表面接触阻力的缓和迭代及复合型裂纹尖端应力强度因子 K 、K 的数值渐近解法 ,将位移不连续数值方法 (DDM)应用于压载条件下二维复合型裂纹的断裂扩展分析 ,取得了与理论和实验吻合的计算结果 .所用方法能有效地避免裂纹尖端采用奇异单元及开裂过程单元重划分的繁琐 ,解决了裂纹闭合状态下缝面阻力的合理模拟 ,对压载复合裂纹问题分析有一定参考意义 .

有限板中裂纹应力强度因子的计算

采用 Muskhelishvili复势理论和 Riemann-Hilbert 问题的解法,给出了裂纹表面受伪集中力作用时的基本解。并利用“伪力法”和叠加原理给出了含中心斜裂纹的岩石类材料在压缩荷载作用下的应力强度因子的解法,分析了裂纹方向对应力强度因子的影响。利用基本解和边界条件可以计算板长和板宽对应力强度因子的影响。

一种高分子粘结炸药代用材料的微观结构及损伤演化的研究

利用扫描电子显微镜及加载系统,观察测定了一种代号为D 90033的高分子炸药替代品的微观结构及压缩性能。电镜下观察到该材料的两种主要组分,一种呈粒状结构,另一种是片层结构。同时还观察到在单向压缩荷载作用下该材料的主要损伤与破坏机制是沿两相边界产生并扩展的纵向裂纹。

反复压力作用下橡胶的承载力—变形特性的试验研究

对3种不同刚度的橡胶试件进行了反复抗压加载试验,考察了在竖向反复压力作用下橡胶的承载力—变形特性。试验结果表明,当竖向荷载较小时,橡胶试件的荷载—变形呈线性变化;随着竖向荷载不断增大,荷载—变形出现非线性特性。当经历多次反复加载—卸载试验后,橡胶的荷载—变形曲线趋于稳定。当荷载卸至零时,橡胶的竖向压缩变形及横向膨胀变形不能完全恢复至零,存在一定的残余变形;而且,刚度越大,残余变形越大。多次反复压缩加载的压力较大时,橡胶试件的非线性刚度比初次加载时略有增大,但是,对整体力学性能影响较小,即橡胶具有较好的反复压缩力学性能。

类岩石材料微裂纹损伤模型分析

本文建立了压缩荷载作用下类岩石材料的二维和轴对称微裂纹损伤的有效场模型及三维微裂纹损伤的Ｔａｙｌｏｒ模型，分析了微裂纹随外加应力而发生扩展的运动过程，根据扭折型裂纹模型建立了损伤柔度的求解公式，并给出了算例。二维模型和轴对称模型的数值模拟结果表明本文提出的有效场模型的计算结果介于Ｔａｙｌｏｒ模型和自洽模型的计算结果之间，与实验结果具有良好的一致性。三维模型的数值模拟结果则表明中主应力对类岩石材料的损伤本构关系具有显著的影响，表现为随中主应力的增加，最大主应力方向的变形减小，最小主应力方向的变形增大；但当最大主应力较大时，大的中主应力反而使最大主应力方向的变形增加，最小主应力方向的变形减小。

超高应变率下岩石的破坏机理

通过对大理石的轻气炮试验进行三维数值仿真重现,探索了岩石在超高应变率下的破坏机理。大理石试样中两个高速应力计的实测应力信号被用作数值模拟的匹配目标,结果表明,在高速冲击压缩载荷下,细观静水压破坏是大理石的主要破坏机制,而不是通常认为的细观剪切或拉伸破坏。此外,为再现不同冲击速度下大理石的物理实验观测数据,提出了新的考虑时间非局部效应的细观速率相关岩石破坏模型,并且发现对岩石轻气炮的数值模拟需采用准静态测量的弹性力学参数而不是超声测量的弹性参数。最后对具有不同孔隙度的虚拟岩石样本进行进一步的轻气炮数值试验,结果表明,岩石的孔隙度越大,在冲击压缩载荷下的动态强度和动力学率效应越小。