土工合成材料双向拉伸多功能试验机的研制及初步应用

为揭示土工合成材料双向拉伸状态下的力学特性,自主研制了一台双向拉伸多功能试验机,能够进行瞬时和长期蠕变双向拉伸试验。瞬时拉伸采用电机控制,可以实现两个方向任意比例下应力和应变加载;蠕变拉伸采用法码加载,可同时进行3组大变形蠕变拉伸试验。经初步应用表明,该试验机能够进行复杂应力、应变路径下土工合成材料双向拉伸试验,为土工合成材料双向拉伸力学特性的研究提供了一种科学有效手段。

大高宽比隔震结构双向输入振动台试验及数值分析

对高宽比为5的钢框架隔震结构模型,采用不同的地震波进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验,利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析．结果表明,大高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下的减震效果良好．在8度和9度地震作用下,试验观测到隔震层竖向进入了非线性受拉状态,测得支座最大拉应力3．176 MPa,隔震结构未出现倾覆．试验还发现,竖向输入地震动对隔震结构水平向地震反应的影响很小．对高宽比小于5的隔震结构进行水平向地震反应分析时,可忽略竖向地震对结构反应的影响．

十字形试件双向拉深试验系统建立及加载精度分析

为了研究复杂加载路径下板料塑性变形行为 ,建立了十字形试件双向拉深试验硬件与软件系统 ,实现了同轴两夹头的位移同步控制 ,位移和载荷的比例加载与非比例加载控制 ,以及根据载荷变化判断加载停止的控制等关键技术。试验验证表明 ,所建系统具有较好的准确性和可靠性 ,为进一步研究提供了试验基础。

十字形试件双向拉伸试验系统的PID控制

针对建立的十字形双向拉伸试验系统 ,利用微机控制系统中软件的灵活性 ,采用改进的 PID控制算法 ,实现了速度控制、同轴两夹头的位移同步控制、不同轴位移的比例与非比例控制。结果表明 ,改进的 PID控制方法提高了系统的控制性能与精度、准确性和可靠性高。

双向耦合剪切条件下饱和松砂的液化特性试验研究

为了模拟海床及海洋建筑物遭受波浪荷载时所引起的循环应力,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向–扭转双向耦合循环剪切试验。加载路径在σd/2-τ应力空间内为椭圆。试验在保证椭圆面积不变的情况下,分别变化竖向和扭转向的荷载分量幅值,以此来探讨双向耦合剪切试验中各个分量的变化对饱和松砂的循环强度特性的影响。试验结果表明砂土在双向耦合荷载作用下,其液化强度与加载椭圆路径的面积和两个荷载分量比值密切相关。当轴向应力与剪应力幅值的比值保持不变时,砂土液化强度随着椭圆面积的增大而降低。而在椭圆面积保持不变时,当竖向与扭转向荷载分量的比值小于某一临界值0.6～0.75时,砂土液化强度随着比值的增加而增大,当竖向与扭转向荷载分量的比值大于某一临界值0.6～0.75时,砂土的液化强度随着比值的增加而减小,在临界值0.6～0.75之间表现出最高的强度。另外,在一个周期内孔隙水压力的循环变化与轴向应力相位一致,与循环剪应力相位相差90。

双向拉伸试验的进展与钛板双向拉伸的强化研究

本文研究了双向拉伸的各种装置、试件和试验方法 ,以及它们各方面的进展 .同时推导出双向拉伸下的各向异性虎克定律和屈服条件 ,并对钛板作了相应的专题研究 .

饱和松砂的双向耦合剪切特性试验研究

为了模拟海床及海洋建筑物遭受波浪荷载时所引起的循环应力,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验。试验时在竖向和扭转向同时施加动应力,使加载路径在正应力偏差(σz-σθ)/2与剪应力τzθ应力空间内为椭圆。分别控制竖向和扭转向循环荷载的大小,以此来探讨双向耦合剪切试验中竖向应力与剪应力幅值的变化对饱和松砂变形特性的影响。试验结果显示,所有的竖向应变均以拉伸向为主。对于椭圆应力路径所包围的椭圆面积相同的一组试验,当竖向荷载分量与扭转向荷载分量之比小于某一临界值时,竖向应变完全表现为单拉伸方向的变形,大于临界值时则呈现出拉伸向更为显著的双向循环累积特性破坏。剪应变虽都表现为双向循环累积,但是两个荷载分量的比值不同,应力应变关系的滞回圈曲线形状不同。而椭圆面积的大小对土样的变形特性几乎没有影响。

十字形双向拉伸试验有限元模拟及分析

本文建立了臂上开缝十字形试件双向拉伸试验有限元计算模型 ,在十字形试件几何参数优化的基础上 ,对两种不同性能的板料在不同位移比例加载条件下 ,进行了有限元模拟和分析。模拟结果表明 ,改变加载路径对该试件中心区轴向应变量有较大影响 ,但不影响中心区轴向应力的分布。可见 。

单、双向动三轴试验条件下饱和砂动力特性对比

在饱和砂土地震液化评估中,多用单向动三轴试验代替双向动三轴试验获得土体的抗液化强度。由于单向激振和双向激振产生的应力路径不同,土的动力特性受应力路径影响,其合理性尚待证明。本文利用双向振动三轴仪分别采用单、双向振动形式进行饱和砂土振动液化试验,对比了相同动剪应力作用下累积孔压和动强度,分析了较大循环振次作用下单、双向振动方式使试样动力响应产生差异的原因,提出了利用单向三轴试验代替双向振动模拟地震循环剪应力获得砂土动力特性的室内试验方法的适用条件。

小高宽比隔震结构双向输入振动台试验研究及数值分析

本文对高宽比为2.5的普通钢框架隔震结构模型,采用多种不同的地震动进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验研究,并利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析。试验结果表明,高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下隔震层基本上不会进入拉伸应力状态,即使在9度大震E l Centro和Hach inohe波输入时,隔震层支座仍以受压为主。因此小高宽比隔震结构在场地好的情况下,结构不会出现倾覆,仅需考虑软弱土场地的受拉情况。试验发现竖向地震输入对小高宽比隔震结构水平反应的影响相当小;对小高宽比隔震结构进行水平向地震反应分析时,可以忽略竖向地震对结构的影响。

性能增强再生混凝土框架结构模型双向模拟振动台试验

基于课题组前期有关性能增强再生混凝土（EC—RAC）基本材性、构件等试验结果，设计并制作了一缩尺比例为1：4的3层含有多种类再生混凝土的框架结构模型，并进行了双向模拟振动台试验研究，得到了该框架结构模型的自振频率、阻尼比、结构振型、加速度响应、位移响应、层间位移角等变化规律，结果表明：EC—RAC相较于普通RAC能够较好的控制裂缝的出现与发展，从而改善结构的延性，提高结构的整体抗震性能；随着地震烈度的逐渐增加，结构损伤累积，自振频率逐渐降低、阻尼比逐渐增大、加速度放大系数亦逐渐降低、位移幅值逐渐增大，同时位移幅值的曲线形式与结构第一振型相近，表明结构振动时以第一振型为主；模型经历了七度多遇至八度罕遇各地震作用后，层间位移角均未超过规范中所规定的1／50，上述试验结果均表明，所设计的RAC框架具有良好的抗震性能，完全满足规范中的要求。最后，参考《建筑地震破坏等级划分标准》、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等文献，同时考虑各阶段试验现象，建立了能够应用于实际RAC结构震后破坏等级定量评估的5级划分。

基于双向拟静力试验的钢筋混凝土箱型薄壁墩抗震性能

对14个钢筋混凝土箱型薄壁墩进行了双向拟静力试验,考察了长细比、轴压比、配箍率等对箱型薄壁墩双向荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、滞回耗能和极限曲率等特性的影响,讨论了箱型薄壁墩的双向滞回性能.结果表明:在水平双向反复荷载作用下,箱型薄壁墩以弯曲破坏为主,低墩破坏区域集中于墩底,高墩的破坏区域明显上移;长细比越大,轴压比越小的箱型薄壁墩滞回曲线越饱满,变形能力越大;在长细比为6.9～13.1的范围内,位移延性系数随长细比的增大而减小,长细比为16.3的试件位移延性系数明显增大;长细比大于13.1的试件塑性破坏范围明显增大,但极限曲率显著降低.

十字形试样双向拉伸试验

通过介绍不同的十字形试样设计方案、双向拉伸试验设备以及相关理论,综合性地回顾了双向拉伸试验技术的历史和现状,并展望了其发展趋势。通过已有的研究成果,总结了这种试验方法的先进性:能更加准确地反映金属板料在复杂加载条件下的力学性能,并能为材料塑性加工提供更加有力的理论依据。

粘钢加固损伤混凝土箱型桥墩的抗震性能Ⅰ:双向拟静力试验

设计制作了11个钢筋混凝土箱型截面桥墩缩尺模型,对其进行了粘钢加固后的双向拟静力试验,分析了加固桥墩的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性能力、刚度退化和耗能能力等.结果表明,加固墩柱均发生以弯曲破坏为主的延性破坏,破坏塑性铰由未加固时的墩底上移至加固钢板位置的上边缘,加固后墩柱各项抗震性能良好,表明粘钢加固损伤桥墩是一种有效的抗震加固方式.墩柱强轴方向的滞回环饱满,承载力和刚度较大;弱轴方向的滞回环捏缩效应显著,耗能能力较强.初始损伤程度仅对粘钢加固墩柱的刚度退化及耗能能力具有一定影响.随着轴压比的增大,加固试件的承载力变大,极限变形能力降低,延性能力和耗能能力均增强.而随着长细比的减小,加固试件的承载力变大,极限变形能力降低,刚度退化情况严重.

双层钢箱-混凝土组合墩双向拟动力试验研究

双层钢箱-混凝土组合墩具有强度高、延性好、抗震及抗爆性能优越等特点,是一种理想的可满足"多灾害防御"理念的桥梁墩柱形式。本文主要考虑钢管壁宽厚比、截面长宽比和长细比等参数,进行了3根双层钢箱-混凝土组合墩的双向拟动力试验研究,并基于Opensees平台,考虑界面粘接、钢板屈曲等的影响进行了此类墩柱的非线性动力时程响应分析,综合来考察其在地震作用下的加速度响应、位移响应、滞回特点及耗能能力。结果表明:双向地震动作用下,双层钢箱-混凝土组合墩柱的墩底出现钢板屈曲、开裂和混凝土压碎等现象,破坏时墩底出现塑性铰;墩柱两个方向的滞回曲线均比较饱满,表明钢箱-混凝土组合墩柱总体具有较好的滞回耗能能力;模型墩柱的加速度与位移响应计算结果与实测结果吻合较好,表明基于带塑性铰的纤维梁单元可以较好地预测双层钢箱-混凝土组合墩柱的抗震性能。本文研究可为双层钢箱-混凝土组合墩柱的抗震设计和工程应用提供参考。

钢筋混凝土箱型高墩双向拟静力试验研究

随着高墩大跨桥梁的广泛应用,其抗震问题也越来越突出。本文主要考虑轴压比、长细比的影响,进行了6个钢筋混凝土薄壁箱型高墩缩尺模型的双向拟静力试验,以及反复荷载作用下的非线性分析。研究表明:①钢筋混凝土薄壁箱型高墩柱在多维荷载共同作用下,主要发生典型的弯曲破坏,但剪切作用也不容忽视;②墩柱的破坏受到不同方向耦合作用的显著影响,尤其是抗弯刚度小的一侧受到的影响更大,较早就出现开裂,提前进入塑性发展阶段;③非线性有限元计算的滞回曲线、骨架曲线等与试验结果基本吻合;④建立了考虑轴压比、长细比影响的钢筋混凝土薄壁箱型高墩的双向荷载—位移恢复力模型,该模型基本能够反映钢筋混凝土薄壁箱型高墩的抗震性能,可供钢筋混凝土箱型高墩柱及高墩桥梁结构的抗震设计和动力计算参考。

基于全闭环四轴同步的变比例荷载/位移双向拉伸试验机控制系统开发

为了研究薄钢板在双向拉伸状态下的力学特性,本文开发了全闭环下四轴同步的变比例载荷/位移双向拉伸试验机控制系统,包括控制系统总体方案设计、基于全闭环的控制结构设计以及上位机与下位机的软件设计。实现了变比例双向拉伸的位置控制和载荷控制。通过多组试验研究,结果表明:本文所述控制系统其测量结果相对误差较小,对于满足薄钢板在双向拉伸状态下的力学特性研究提供了较好的精度,具有较好的应用前景。本文提出的控制系统对类似力学试验也具有较好的实用性。

双向拉伸试验技术最新进展

回顾了国内外双向拉伸试验机的发展历程,介绍了当前ISO国际标准讨论中出现的两类思路和试验原理完全不同的双向拉伸试验标准草案,并针对我国实际情况提出了开发适合中国需求的双向拉伸试验机和试验技术的建议。

预制拼装PC箱形墩双向拟动力试验研究

为研究预制拼装PC箱形墩在双向地震作用下的响应规律和损伤机理,以某高速公路桥梁的箱形墩为背景,设计3个缩尺比为1∶12.5的PC箱形墩模型试件(2个预制拼装和1个整体现浇),通过双向拟动力加载试验分析3个试件的破坏模式、骨架曲线、耗能、预应力变化规律。结果表明:在双向地震作用下,预制拼装试件的混凝土开裂和压碎都集中在接缝区域;预制拼装试件的骨架曲线没有强度稳定阶段,大致呈双折线;在截面强轴方向,试件的耗能能力非常接近;在断丝之前预应力随加速度峰值的增加基本呈线性增长,预应力突然增大时断丝。进行预制拼装PC箱形墩抗震分析时,建议重点分析墩角位置预应力筋的应力。

灌浆套筒连接装配式混凝土双柱墩的双向拟静力试验研究

灌浆套筒连接装配式混凝土双柱墩在桥梁结构中大量应用,但在多向荷载作用下的抗震性能研究缺乏深入认识。本文开展了灌浆套筒连接装配式双柱墩的双向拟静力试验,研究了其破坏模式、滞回特性、刚度退化和延性性能等,并与现浇墩进行了比较。分析了装配式混凝土双柱墩等效计算高度的取值和动轴力的影响,讨论了墩顶位移计算方法。结果表明,在强轴方向,装配式双柱墩的耗能、强度、变形性能和延性等与现浇墩基本接近,而在弱轴方向这些指标明显小于现浇墩。理论计算得到了墩顶极限位移约为实测值的86.8%,具有较好的计算精度,但计算结果偏保守。