钛合金紧固件双剪试验仿真分析

对低间隙TI-6AL-4V ELI六角头钛合金螺栓进行双剪试验,采用有限元仿真方法分析了剪切速率、刃口半径、剪切间隙等因素对螺栓性能的影响机制,以及各因素对螺栓力学性能的影响程度。结果表明:当刃口半径为0.1 mm时,仿真得到的结果与理想条件仿真结果的误差最大;剪切速率对试验结果的影响较小,当剪切速率为366.7 N/s时,螺栓剪切截面吸收的能量较高;剪切间隙对螺栓双剪试验结果的影响最大,随着剪切间隙的增加,仿真得到的结果与理想条件仿真结果之间的误差逐渐增大,说明在进行螺栓双剪试验时,应严格控制剪切间隙,避免剪切间隙对螺栓双剪试验结果产生影响;当刃口半径为0.2 mm、剪切速率为666.7 N/s、剪切间隙为0.002 5 mm时,仿真得到的结果与理想条件仿真结果之间的误差最小。

螺栓双剪试验有限元分析

剪切强度是判断螺栓能否应用于实际工程的重要力学性能指标。为使新设计的螺栓满足所规定的剪切强度要求,需要对螺栓进行双剪试验。应用有限元软件建立螺栓和上下刀片的三维有限元模型,分析螺栓双剪试验过程中的应力、应变变化,得到螺栓剪断时的剪切力变化趋势。将有限元分析数据与试验数据进行对比,验证有限元分析结果的可靠性。

基于双剪试验的铝合金板-混凝土界面粘结滑移性能研究

铝合金板具有轻质高强、延展性好、低温脆断敏感性小、耐腐蚀、易于成型等优点,可用于腐蚀及寒冷环境下的混凝土结构加固。该文基于双剪试验下的铝合金板-混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,分析了混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度对粘结界面破坏机理、剥离承载力以及界面滑移的演化规律。研究表明:加载过程中界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金板的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不会增加,同时铝合金板表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。

砖混住宅多孔砖承重墙原位单砖双剪试验研究

通过多孔砖承重墙原位单砖双剪试验 ,证明了KP1整体多孔砖承重墙抗剪强度比普通实心粘土砖抗剪强度高得多 ,并分析了其中的机理 ,为某四层砖混住宅的质量评定提供了有力的依据 ,也为今后砖混结构抗剪强度设计提供了参考数据 .

铝合金板-混凝土界面粘结-滑移性能双面剪切试验研究

铝合金板具有强度高、耐蚀性及延性好等优点,可用于潮湿、高寒等复杂恶劣环境中混凝土结构的加固,但铝合金板-混凝土的界面性能是影响铝合金板加固混凝土结构效果的关键。进行48个铝合金板-混凝土试件的界面双剪试验,分析铝合金板厚度、铝合金板粘结长度及结构胶种类对界面破坏机理、剥离承载力、粘结剪应力及滑移演化规律的影响。结果表明:增加铝合金板厚度、铝合金板粘结长度以及采用低弹性模量的结构胶能有效提高界面的剥离承载力,但铝合金板粘结长度应控制在有效粘结长度范围内;试件的滑移量随着粘结长度的增加而增大,且铝合金板越厚,试件的滑移量越小。将双直线模型、双曲线模型、Nakaba模型计算结果与试验结果进行对比分析,Nakaba模型与铝合金板-混凝土粘结滑移曲线整体吻合较好。

地铁车站装配式出入口接缝抗剪性能试验研究

本文提出了一种型钢插入式连接的装配式出入口结构。为研究地铁出入口结构型钢插入式连接接缝的抗剪性能,考虑不同的型钢插入长度,设计并制作了3个1/2缩尺双剪试验试件。研究结论:通过剪切试验,研究了试件的破坏形态、抗剪承载力与型钢受力性能。试验及分析结果表明,型钢插入长度对抗剪承载力影响不明显,试件破坏时型钢位于接缝部位屈服,型钢发挥承压抗剪作用。兼顾经济性要求,建议型钢插入长度选用250mm。

GFRP开孔板连接件双剪试验及受剪承载力计算

玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)开孔板连接件是GFRP-混凝土组合梁中一种常用的抗剪连接件。开展了5组共15个GFRP开孔板连接件试件的双剪试验,试验参数包括与GFRP开孔板连接件粘结的GFRP型材接触面打磨深度(0.5 mm/1.0 mm)、孔中横向贯通GFRP筋(无/配置)、贯通GFRP筋直径(9.5 mm/13.0 mm)和混凝土强度等级(C30/C50)。试验表明:打磨深度0.5 mm和1.0 mm的试件分别发生开孔板与GFRP型材之间的粘结层破坏和板肋剪切破坏,孔中横向贯通GFRP筋和混凝土榫均完好;开孔板连接件的剪力-滑移曲线可分为微滑移段和滑移段;与打磨深度0.5 mm开孔板连接件相比,相应的打磨深度1.0 mm开孔板连接件的受剪刚度较高;配置横向贯通GFRP筋、提高混凝土强度可显著提高开孔板连接件的受剪刚度;打磨深度1.0 mm开孔板连接件受剪承载力比相应的0.5 mm开孔板连接件高44.82%,配置横向贯通GFRP筋的开孔板连接件受剪承载力比相应的未配置横向贯通筋的开孔板连接件高20%左右,而横向贯通GFRP筋直径和混凝土强度对开孔板连接件受剪承载力的影响不显著。基于最大剪应力失效准则,推导了GFRP开孔板连接件的受剪临界破坏面,提出了板肋剪切破坏下开孔板连接件受剪承载力计算公式,计算值与国内外已有试验结果对比吻合良好。

芯样双剪法检测混凝土强度试验研究

为了提高混凝土强度现场检测的准确性,减少结构损伤,文章提出了一种局部无损检测方法:创新的双剪试验方法。该方法涉及混凝土芯的双剪切面,使用指定芯样的双剪装置在混凝土芯的剪切面上施加荷载,以产生近似纯剪应力并获得混凝土芯的抗剪强度。试验结果表明,排除了钻芯方向、试件直径、芯长、骨料类型、混凝土含水量等因素对混凝土强度的影响,提出了双剪强度与在20 MPa~40 MPa范围内的混凝土立方体抗压强度的相关关系。正如试验预期,芯样双剪的可靠性和重复性均高于其它原位测试技术,如施密特回弹锤(SRH)和拉脱试验方法。混凝土试件的可见破坏模式特征验证了试验结果的正确性。试验结果也表明,芯样双剪法适用于混凝土抗压强度的现场测试,其精度远高于钻芯法,对结构的损伤较小。

聚合物改性水泥砂浆层与混凝土结合面抗剪性能试验研究

聚合物改性水泥砂浆层(文中简称聚合物砂浆层)与原混凝土结合面的有效黏结,是二者协同工作、结合面应力有效传递的前提,是加固层性能充分发挥的关键。通过对33个试件的双面剪切试验,探讨了剪切强度的影响参数分析了聚合物砂浆层与混凝土结合面的黏结剪切性能。试验结果表明:聚合物砂浆层与混凝土结合面的剪切强度主要取决于砂浆强度;黏结面积大于150mm×100mm时,剪切强度基本不受黏结面积变化影响;加载速率变化对界面剪切强度的变化作用显著;加载速率的增加有利于提高结合面剪切强度,但在动力加载时应充分考虑结合面内力的加载速率增大效应。

CFRP-木材界面黏结剪应力-滑移关系试验研究

为了深入研究碳纤维增强聚合物(CFRP)与木材黏结界面的力学性能,通过对30个(6组)CFRP-木材界面黏结试件的剪切试验,分析CFRP应变和界面黏结剪应力的发展规律,获得黏结剪应力-滑移关系曲线,探讨CFRP粘贴长度、宽度对界面黏结性能的影响。通过对试验结果的回归分析,提出了CFRP-木材界面黏结剪应力-滑移模型。试验结果表明:试件主要发生剪切破坏和剥离破坏,破坏前没有明显征兆,属于脆性破坏;CFRP的粘贴宽度对界面的极限承载力的影响显著,超过一定长度后,粘贴长度对界面的极限承载力影响不明显;文章中提出的由两个参数控制的多项式-对数正态函数本构模型,能够较好地与试验结果相吻合;可为CFRP加固木结构提供理论依据和实践参考。

木榫旋转焊接节点剪切试验研究与理论分析

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线。试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受木榫挤压破坏。试件的平均峰值位移为4.460 mm,平均峰值荷载为6.127 kN。分别采用中国GB 50005—2017《木结构设计标准》、美国NDSWC-2018木结构设计规范、欧洲Eurocode 5-1995木结构设计规范中金属销类连接件抗剪承载力公式进行计算。结果表明,因木榫与金属销的弹塑性行为差别较大,且木榫旋转焊接节点绳索效应不明显,上述规范计算误差均大于30%。基于破坏模式分析,本研究提出适用于旋转焊接木榫的抗剪承载力计算公式,计算误差为13.76%。进一步采用ABAQUS开展有限元分析,利用Cohesive Behavior模拟旋转焊接界面层。有限元结果与试验结果吻合较好,能够较为准确地预测剪切试验中旋转焊接木榫的类双铰破坏模式,承载力预测误差为13.17%。上述试验研究与理论分析为木榫旋转焊接技术在无胶层合木梁中的应用提供设计参考和理论依据。

弯折角度对热阻断拉结件剪切性能影响的试验研究

自主设计并制作一种利用低导热系数的新型桁架式玻璃纤维套筒热阻断拉结件.通过对弯折角度为70°,90°和110°的玻璃纤维套筒热阻断拉结件进行双剪试验,对比分析其破坏机理和荷载位移曲线,并运用DIC技术进行应变分析,探究弯折角度对热阻断拉结件剪切性能的影响.结果表明,抗剪承载力随弯折角度的增大而增大,110°玻璃纤维套筒拉结件抗剪极限承载力相比90°,70°拉结件分别增加13.7%,59.2%.研究结果可为同领域研究提供参考依据.

桥梁用高强度环槽铆钉抗剪承载力和疲劳特性试验研究

环槽铆钉具有预紧力一致性好、防松动能力优异、抗疲劳、抗延迟断裂能力强等特点,是公路桥梁连接副的理想选择。但由于缺乏相关试验研究以及工程实用案例,环槽铆钉在公路桥梁上鲜有使用。文章依托某钢混组合梁桥工程,开展了环槽铆钉双摩擦面抗剪试验、抗剪疲劳试验研究,并与传统高强螺栓进行对比。试验结果表明:(1)同类型环槽铆钉与高强螺栓荷载-位移曲线变化趋势大致相同,且环槽铆钉和高强螺栓在滑动后并没有迅速失效,高强度螺栓滑动后瞬间损失的承载力要大于同类型环槽铆钉滑动后瞬间损失的承载力。(2)环槽铆钉的抗滑移系数、滑动力和抗剪极限承载力均高于同类型高强螺栓的抗滑移系数和滑动力,且离散性更小,稳定性更好。(3)200万次疲劳试验对高强螺栓和环槽铆钉的预紧力、滑动力和极限抗剪承载力影响很小,且前者损失要大于同类型后者。研究成果对推动环槽铆钉在钢桥中的应用具有一定指导意义和理论依据。

藏式石砌体在剪-压复合作用下抗剪性能研究

为研究藏式石砌体抗剪性能,对4组共13个不同压力作用下的泥浆砌筑石墙试件进行双剪试验,分析藏式石砌体沿通缝抗剪强度和破坏机理,研究利用灰缝抗剪强度评估墙体整体抗剪性能的方法。试验结果表明,藏式石砌体灰缝受剪破坏为泥浆层自身变形与界面分离同步发展的延性破坏过程,最终达到完全的界面剪切滑移状态。通过对试验数据的统计回归提出藏式石砌体灰缝的抗剪强度计算公式,计算结果和试验值吻合程度较好。泥浆与水硬性砂浆的主要性能差别在于粘结强度和摩擦系数均较低。通过2种理论模型,分析了砌体灰缝抗剪强度与剪-压复合作用下抗剪强度表达式之间的关系,利用其他研究者的试验数据进行了验证。提出了基于双剪试验结果的藏式石砌体抗剪强度预测表达式,可供藏式石砌体抗剪性能研究参考。

基于不同黏结材的CFRP链-混凝土界面黏结性能试验研究

为研究碳纤维增强复合链(CFRP Strand Sheet)与混凝土的界面黏结性能,共制作8组共24个试件并进行拉伸双剪试验,观测各组试件的破坏形态和应变分布规律,分析CFRP链与混凝土界面的黏结破坏机理,研究不同黏结材的力学性能和CFRP链加固层数对CFRP链-混凝土界面的剪切应力传递和黏结性能的影响。研究结果表明:CFRP链与混凝土的双剪试件均为表层混凝土的剪切破坏,随着CFRP链加固层数的增加,试件的剥离承载力增大,而CFRP链最大应变和界面断裂能均减小;当采用环氧树脂(EP)为黏结材时,CFRP链的材料利用率较大,而采用聚合物水泥砂浆(PCM)为黏结材时,虽单层CFRP链与混凝土界面间具有较优的抵抗剥离能力,但双层加固时,CFRP链的材料利用率却大幅降低。基于现有FRP片材-混凝土的双线性黏结滑移模型,并考虑CFRP链加固层数和黏结材力学性能的影响,建立了相应的界面黏结-滑移模型。

基于ABAQUS的砌体结构抗剪性能有限元分析

基于ABAQUS有限元软件对砌体试件抗剪性能试验进行有限元模拟分析,采用分离式建模方法,砌块用Drucker-Prager本构模型,砂浆用双线性本构模型,有效模拟了砌体结构的抗剪力学行为.以厦门鼓浪屿历史建筑砌体结构为工程背景,对多组试样双剪试验进行数值模拟,证明了有限元分析方法的有效性.同时,针对砂浆性能退化引起的历史建筑砌体结构安全性不足问题,在保证最小干预原则的前提下,研究了置换砂浆加固砌体结构的方法.试验和数值模拟对比分析结果可以为历史建筑砌体结构的加固和数值模拟提供一定的参考依据.

CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能

碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复。为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸-剪切试验研究,得到界面剪应力-位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型。分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证。

外贴碳纤维-混凝土结构界面粘结疲劳性能试验研究

外贴碳纤维加固混凝土结构的效果很大程度上取决于界面粘结性能，而通常情况下，加固结构在静载或疲劳荷载的作用下使得碳纤维混凝土界面粘结性能退化而发生剥离破坏，导致加固失效。本文采用双剪试验，针对碳纤维混凝土界面的粘结性能进行了疲劳试验研究得出：在疲劳荷载作用下，针对胶层厚度和碳纤维板粘贴长度这两个参数对碳纤维混凝土界面粘结疲劳性能进行研究，碳纤维板粘贴长度和胶层厚度的减小都有利于抑制界面疲劳损伤累积。

PET FRP与混凝土界面黏结行为试验研究

通过双面剪切试验对24个试件进行高延性纤维增强复合材料(PET FRP)与混凝土界面黏结性能研究,研究参数包括FRP种类、FRP黏结厚度、黏结长度和黏结宽度;分析各参数对PET FRP与混凝土黏结性能的影响,基于试验结果评估现有黏结滑移关系模型,并进行模型修正。研究结果表明,在有效黏结长度内,随着黏结长度的增加,PET FRP与混凝土界面黏结强度增大;当超过有效黏结长度后,增加PET FRP黏结长度不能明显增加界面黏结强度,但可提高试件破坏的延性;增加PET FRP黏结宽度可提高界面黏结强度,但会受PET FRP黏结宽度和混凝土宽度比值的影响;当界面刚度接近时,碳纤维增强复合材料(CFRP)与混凝土界面黏结强度远小于PET FRP与混凝土界面黏结强度。

庞庞塔煤矿9-8062巷道管索组合结构支护优化设计

为提高庞庞塔煤矿9-8062托顶煤巷道围岩稳定性和锚索的抗剪承载力,抑制锚索的剪切破断,通过双剪试验、数值模拟等手段研究管索组合结构的力学性能,探索管索组合结构在巷道支护中的作用。双剪试验结果表明,管索组合结构的抗剪承载力优于锚杆锚索,横向变形能力与锚杆近似,具有比锚索更优异的变形能力,管索组合结构、锚索、锚杆中只有管索组合结构兼顾到了抗剪承载力与横向变形能力。根据数值模拟结果,与原方案相比,管索组合结构支护优化方案可以有效减小巷道的顶板下沉量、两帮移近量和塑性破坏区,有效控制巷道围岩变形。