-160℃超低温冻融循环后花岗岩三点弯曲试验研究

为了研究超低温条件下冻融循环作用对花岗岩I型断裂韧度的影响,本文采用半圆弯曲(semicircular bending,SCB)试样,选取不同的冻融次数(1、2和3次),对天然状态下的花岗岩进行-160℃超低温冻融循环处理,并对冻融循环后的花岗岩进行三点弯曲试验,分析了-160℃冻融循环对花岗岩I型裂缝尖端局部破坏特征、断裂韧度以及微观结构的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,花岗岩I型裂缝尖端局部化损伤不断加剧,断裂韧度不断降低,岩石内部微裂纹和孔隙数目增多,裂隙长度增加,孔径增大。最后,对比分析了低温与超低温条件下岩石冻胀力和断裂韧度的变化。与低温条件相比,超低温冻融产生的冻胀力更大,当断裂韧度下降幅度近似一致时,岩石在低温下需要冻融循环的次数更多。研究结果可为超低温环境下液化天然气(LNG)的地下存储提供相应的理论参考。

基于三点弯曲试验的ATB-25弯拉特性的研究

通过沥青稳定碎石基层ATB-25沥青混合料的三点弯曲试验，研究了温度及加载速率对弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量的影响规律。在较大试验温度范围内，施加两组加载速率对ATB-25沥青混合料小梁试件的弯拉特性进行试验研究。结果表明：高加载速率条件下试件破坏的弯拉强度大于低加载速率下的弯拉强度；温度越高，高低荷载速率之间的弯拉强度差别越大。低荷载速率条件下的弯拉应变约为高荷载速率下的1．5—2．5倍，且在温度低于25℃时，小梁试件的弯拉应变与温度之间有较好的指数变化规律。同时，其弯曲劲度模量与温度之间也呈现良好的指数关系。对比分析了高低荷载速率条件下的指数回归方程参数，表明了低荷载速率条件下的ATB-25沥青混合料表现出较佳的抗裂性能。通过对小梁试件破坏前的弯曲应变能的计算，可得知其在常温域（15℃）附近具有最大的弯曲应变能。

基于三点弯曲梁试验的混凝土软化特性

在12组三点弯曲梁稳定断裂试验的基础上,采用逆分析法获得混凝土四线性软化曲线,系统地研究了骨料粒径、试件尺寸,混凝土强度等对混凝土软化特性的影响规律.

混凝土三点弯曲试验的计算机模拟

根据混凝土试件三点弯曲试验的物理模型，用ＭＦＰＡ 数值模拟系统对砂浆和混凝土三点弯曲试件中预裂纹的扩展直至试件宏观破裂的整个过程进行了模拟分析·计算机模拟给出了试件的载荷加载步曲线和混凝土试件的破坏过程的应力分布图·最后，对试件的破坏过程进行了分析，认为裂纹尖端的拉应力是裂纹扩展的动力，指出了混凝土组成材料的非均匀性是造成裂纹扩展路径曲折性的重要原因·

焊接接头强度不等组配试样的三点弯曲试验

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方式，就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究，结果发现：焊接接头强度组配的不同对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力都有不同程度的影响．

冰三点弯曲试验的近场动力学数值模拟

为了研究近场动力学对冰受力变形至破坏过程数值模拟的可行性,本文依据近场动力学理论并引入自适应动态松弛法,给出了近场动力学求解动态问题和准静态问题的数值算法,建立了冰材料的近场动力学弹脆性本构模型,对三点弯曲试验进行了数值模拟。研究结果表明:近场动力学方法在破坏问题模拟上具有优势,并且对准静态问题的求解具有非常好的准确性;将三点弯曲试验过程的数值模拟结果与试验结果进行对比发现,变形过程相对误差小于5%,裂纹产生位置、试样折断结果与试验结果一致,说明近场动力学适用于冰材料受力变形至破坏过程的计算分析。

观音岩水电站混凝土梁三点弯曲试验的数值模拟

以观音岩水电站现场切割的坝体混凝土梁为物理模型,利用真实破坏过程分析软件RFPA3D对该混凝土梁进行三点弯试验的数值模拟,观察并分析混凝土裂缝的起裂、扩展直至试件宏观破坏的整个过程,将数值模拟得到的混凝土梁不同开裂过程对应的声发射、抗弯强度以及断裂破坏模式与现场物理试验结果对比分析,发现混凝土梁的三点弯曲数值试验得到的破坏特征与现场试验结果基本吻合。研究结果表明该数值模型的实用性,为进一步研究观音岩水电站坝体裂缝形成机理和揭示坝体裂纹扩展规律奠定基础。

混凝土直拉试验和三点弯曲断裂试验确定的软化曲线的比较

通过混凝土材料直拉和弯曲试验,分别取得了混凝土拉伸软化曲线,并对比分析了直拉试验和三点弯曲断裂试验结果。结果表明,直拉试验所得受拉峰值应力较三点弯曲断裂试验小,这是因为在三点弯曲断裂试验中,应变梯度提高了混凝土的受拉峰值应变,从而提高了受拉峰值应力;直拉试验所得断裂能比三点弯曲断裂试验略大。总体上看,两种试验所得混凝土软化关系相近。因此,三点弯曲断裂试验可代替直拉试验获得混凝土拉伸软化曲线。

基于三点弯曲试验的聚丙烯纤维桥接应力研究

为研究聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维在混凝土开裂过程中桥接应力的变化规律,选用两种尺寸的聚丙烯细纤维和一种尺寸的聚丙烯粗纤维制备纤维增强混凝土试件,在试件上进行单边缺口梁三点弯曲试验,获得各组试件的荷载-裂缝切口位移曲线和荷载-位移曲线。基于试验结果,采用合成纤维细观拉拔模型,拟合PP纤维桥接应力曲线,并与实测纤维桥接应力曲线作对比,确定对应的PP纤维模型参数。研究结果表明:聚丙烯细纤维的桥接应力峰值为0.20~0.22 MPa,聚丙烯粗纤维的桥接应力峰值为0.56 MPa,纤维桥接应力随裂缝宽度增加呈现先增大后减小的趋势;通过细观拉拔模型中的参数P0、k0、k1,计算PP纤维在混凝土基体中的桥接应力;粗纤维具有较强的桥接应力,在混凝土开裂后表现尤为突出,能有效抑制宏观裂缝的扩展。

2A50锻铝三点弯曲试验与高分辨率CT成像分析

采用高频疲劳试验机对2A50锻铝缺口试样进行了三点弯曲试验,获得了含裂纹的CT检测试样。对疲劳试样进行了高分辨率CT三维重建,分析了裂纹CT图像的损伤特点;引入了参考平面,将不同层的裂纹CT图像映射到参考平面定义了截面损伤危险度因子。CT分析结果表明:裂纹扩展过程中不同部位的疲劳损伤不均匀,三维可视化结果直观显示了裂纹的三维形态;截面损伤危险度因子约为0.34,缺陷面积为最严重损伤截面面积的2.1倍,截面损伤危险度因子与疲劳周次呈单调递增关系,可用于度量工件的损伤状态。

基于三点弯曲试验的高黏沥青砂应力吸收层的裂缝扩展过程研究

为了研究带3种贯通裂缝的水泥混凝土加铺高黏沥青砂应力吸收层和没有应力吸收层两种结构的反射裂缝的扩展路径与断裂机理,对带3种裂缝的两种结构试件分别进行三点弯曲室内试验。并以扩展有限元方法(XFEM)为基本方法,建立有限元模型对有应力吸收层的加铺层的裂缝扩展过程进行模拟。把扩展有限元模拟结果与室内试验结果进行比较并分析了反射裂缝的力学响应、扩展机理和断裂过程。结果表明:数值计算与试验的结果在断裂形态上相近,两者数据的相关性较高。高黏沥青砂应力吸收层能降低加铺层底部的应力集中.减缓加铺层下部裂缝扩展的速率,达到防治反射裂缝的目的。

基于碳纤维混凝土(CFRC)机敏性的三点弯曲梁断裂参数试验研究

针对纤维混凝土软化过程无固定模型和Ⅰ型断裂研究较少的现状,本文利用碳纤维混凝土的机敏性捕捉到了三点弯曲梁试件的起裂荷载。引入双K断裂准则计算了碳纤维混凝土的起裂韧度KiInCi和失稳韧度KIuCn,认为利用双K断裂准则可以更有效地解释纤维对混凝土的增韧作用。通过对电阻变化率与荷载、挠度和裂缝口张开位移(CMOD)关系的分析,认为碳纤维混凝土机敏性可以较好地应用到三点弯曲梁Ⅰ型断裂的研究中,电阻变化率与荷载、跨中挠度和裂缝口张开位移(CMOD)的关系能较好地符合洛仑兹曲线的关系,该关系可以反映试件在峰值荷载前的弹性变形阶段、裂缝稳定开裂阶段和裂缝失稳开裂阶段。

基于三点弯曲试验研究合金化镀层剥落机制

通过三点弯曲试验,利用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)及金相显微镜(OM)研究了合金化镀锌板(GA)不同应力状态(压应力、拉应力)下裂纹的扩展、延伸及镀层的剥落.结果表明:锌层从合金化炉出来冷却过程中锌层中的裂纹产生于δ和Γ相中.在变形过程中,压应力和拉应力侧裂纹的扩展和锌层的剥落机制不同.在拉应力一侧,裂纹沿着垂直板面的方向延伸,到达Γ-αFe界面,沿着平行于Γ-αFe界面继续延伸,与第二条裂纹接触后,锌层剥落;在压应力一侧,裂纹沿着与板面成一定角度的方向扩展,最后镀层剥离或者在δ相内或者与拉应力一侧相同,到达Γ-αFe界面后,沿着Γ-αFe界面延伸最后产生破坏.实验结果还表明,镀层在压应力条件下更容易产生粉化现象.

含V形缺口X70管线钢三点弯曲断裂试验研究

通过不同温度条件下不同厚度、不同缺口取向含V形缺口试样进行 3点弯曲试验研究 ,发现X70管线钢具有严重的各向异性现象 ,其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大。试样缺口取向不同 ,试样破坏形式不同 ;分层裂纹以及由分层裂纹所产生的效应主要取决于试样材料中固有的片状缺陷或夹杂 ,有确定的方向性 ,同时与试验温度又有着密切的关系。试验温度低时 ,分层裂纹对材料力学性能影响小 ;随着试验温度增高 ,分层裂纹对材料的力学性能影响增大。

高强钢焊接区“三点弯曲”试验拘束应力的测定

采用“三点弯曲”试验对HQ13 0高强钢焊接熔合区附近的应力状态进行了试验测定。试验结果表明 ,外加载荷增大 ,焊接试样的应力应变值逐渐增大 ,经过近似直线的弹性范围后 ,达到塑变区后应变发生突变。外加载荷增加使产生裂纹的可能性增大。尽管应变的公式计算值和实测值之间存在着一定的偏差 ,但二者的总体趋势是一致的 ,在要求不太严格或只要求获得应力变化规律的情况下 ,仍可用公式法估算。

基于三点弯曲试验砂岩局部化特征的数值模拟

为研究砂岩断裂破坏过程中的局部化特征,利用FLAC^(3D)数值模拟软件,结合局部变形破坏理论,建立三点弯曲数值模型,通过设置不同位置的特征点,分析应力场、能量场演化规律以及跨距的影响。结果表明,特征点位置根据应力变化可划分为上近场、下近场、中场和远场四个区域。上近场区域和下近场区域主要以压应力为主,中场区域以拉应力为主,应力呈小幅度增加,远场区域应力增长缓慢且数值较低。随着载荷的增加,能量密度持续增加,且与位置有关,距离加载线越近的位置能量越大,反之能量越小。跨距为150~180 mm条件下,水平方向应力场基本一致,跨距对水平方向应力场影响不明显,各阶段不同跨距下的能量场分布相似,但小跨距时能量更大。

不同预制裂缝方法及长度对岩石三点弯曲试验的影响

为选择岩石三点弯曲试验合适的预制裂缝方法和裂缝长度以获得相对准确可靠的岩石I型断裂韧度KIC,并了解岩石三点弯曲宏观断裂过程和细观断裂特征,采用线切割、锯片切割和水刀切割3种方法预制花岗岩和大理岩三点弯曲梁试样直切槽裂缝,以研究不同预制裂缝方法对岩石KIC的影响,结合场发射扫描电镜比较了不同切割方法岩样的细观断裂特征,试验结果表明线切割方法对岩石KIC测试结果的影响最小。另对含无量纲裂缝长度0.1、0.2、0.3、0.4和0.5的花岗岩及大理岩试样进行试验测得岩石KIC随裂缝长度增加呈先增大后减小的趋势,建议使用a=0.3的裂缝长度进行试验以得到有代表性的岩石KIC值。岩样破坏宏观上经历变形局部化带萌生、局部化带发展、裂纹起裂、最终扩展断裂的过程,声发射过程显示岩样破坏的脆性特征明显,裂缝开口位移与声发射累计曲线趋势一致,可视为试样内部破坏发展过程的宏观表征。

混凝土三点弯曲梁随机骨料模型的开裂模拟

在试验表征及工程实践中,仿真可以准确反映裂缝的发展规律.采用内聚力模型来研究混凝土梁三点弯曲试验的宏观力学性能和细观开裂损伤破坏行为.在三点弯曲试验中的受力破坏的全过程研究中,对I型断裂能、II型断裂能、抗剪强度、抗拉强度及弹性模量(刚度)这5个控制单元开裂的关键参数进行了反演研究.通过宏观力学性能和细观开裂的试验结果,对一组试件的试验结果与参数化模型结果进行逆推分析,得到了控制因素在模拟中适用的参数范围.然后结合不同配合比试件的骨料定量化信息,对3个骨料面积不同的模型,应用已得到的参数范围中值来模拟获得裂缝扩展的定量结果,并对照模拟与试验的力学性能和裂缝量化结果验证参数范围的准确性.

玻璃纤维复合材料增强混凝土三点弯曲试验研究

为了研究内嵌式玻璃纤维织物复合材料加固混凝土的抗弯性能以及破坏模式,对玻璃纤维混凝土展开三点弯曲试验研究,分析了玻璃纤维材料的网格尺寸、层数、短纤维含量对混凝土的影响规律。结果表明:随着纤维层数的增加,混凝土试件的抗弯韧性较素混凝土有明显上升,极限载荷比值最大达到352%;随着纤维网格尺寸的变大,混凝土试件抗弯韧性逐渐下降直至趋近于素混凝土;当混凝土试件中掺入混凝土体积2%的短纤维后,试件的抗弯性能较素混凝土提升了200%,纤维增强混凝土试件表现出良好的抗弯性能;混凝土掺入玻璃纤维后破坏模式从脆性破坏转变成塑性破坏。

柔度法测算三点弯曲试样疲劳裂纹长度的影响因素

使用柔度法对不同厚度三点弯曲试样的疲劳裂纹长度进行测算,结合有限元仿真分析方法,研究了试样厚度、柔度函数关系式的适用条件、材料的弹性模量、裂纹前缘弯曲程度、引伸计标距等因素对柔度法测算裂纹长度准确性的影响。结果表明:归一化实际裂纹长度不小于0.3是保证柔度法测算结果准确性的必要条件;用有限元方法模拟平直的贯穿型裂纹,归一化模拟裂纹长度不小于0.3时,柔度函数关系式与模拟结果的吻合程度较高;当试样厚度不大于40 mm时,在柔度函数关系式中使用材料的弹性模量可以获得较为准确的测算结果;随着试样厚度的增加,裂纹前缘圆弧角度增大,裂纹平直度降低,导致测算裂纹长度比实际裂纹长度偏小。