聚碳酸酯的动态应力应变响应和屈服行为

测量聚碳酸酯在3.8×10^(-5)s^(-1)到大约8000s^(-1)应变率范围内的单向压缩力学行为,研究了应变率对聚碳酸酯屈服应力的影响.结果表明:在应变率低于1s^(-1)时,聚碳酸酯先出现应变软化,然后出现稳定的塑性流动和应变硬化;在高应变率时,应力应变曲线的软化区域消失,屈服应力和屈服应变随着应变率的增大而增大.分析了高应变率时热软化与应变硬化的竞争机制,提出了描述宽应变率范围内聚碳酸酯的屈服应力与应变率关系的幂律型本构模型,能在较宽的应变率范围描述聚碳酸酯屈服应力与应变率的关系.

低碳钢20g金属磁记忆信号屈服特性研究

为研究低碳钢拉伸磁记忆信号的屈服特性,以20g为研究对象,采用电测法和金属磁记忆检测法实现了单点的磁记忆信号变化规律研究,首次实现了磁信号与屈服对应关系的研究。结果表明:拉伸磁记忆信号对局部屈服的位置十分敏感,磁畸变是局部屈服发生的直接表征和独有现象,二者具有一一对应的关系;金属磁记忆检测法对诊断屈服具有独特的诊断功效,该结论对诊断工程屈服问题具有重大意义。

W/O型含蜡原油乳状液胶凝体系的屈服特性

在恒定剪切应力和剪切应力线性增加2种加载模式下,研究了油包水(W/O)型含蜡原油乳状液胶凝体系在凝点温度附近的屈服行为。以原油乳状液胶凝体系的屈服应变、屈服剪切速率为特征量,分析了剪切应力加载条件、加载量和胶凝体系含水率对含蜡原油乳状液胶凝体系屈服特性的影响规律。引用屈服应变比例系数的概念,分析了不同恒温静置时间后含蜡原油乳状液胶凝体系结构恢复程度及其影响因素。研究发现:屈服应变可作为W/O型含蜡原油乳状液胶凝体系屈服的判据;增大原油乳状液胶凝体系含水体积分数,屈服应变增大,屈服剪切速率减小,体系恢复度增加。增大剪切应力加载量或剪切应力增加速率,原油乳状液胶凝体系屈服剪切速率增大,该体系的结构恢复程度变差。

不同历史条件下胶凝含蜡原油屈服特性研究现状

当含蜡原油的温度降至凝点附近,析出的蜡晶颗粒会聚集、交联,形成三维网状结构,将液态原油包裹其中,此时原油形成胶凝体系。含蜡原油之前经历的热历史和剪切历史可以改变析出蜡晶的形态和结构,进而改变流变性。阐述了不同测量温度、降温速率、恒温时间等热历史条件和不同预剪切强度、动冷终温等剪切历史条件下形成的胶凝结构在屈服应力方面的差异,及有关屈服应变的研究进展,并对未来的发展方向提出建议。

M-C与D-P屈服准则计算参数的能量等效方法及误差分析

基于应变比能的概念,在偏平面内建立了分别进入Mohr-Coulomb(M-C)和Drucker-Prager(D-P)屈服面时所需形状改变比能的差值公式,获得M-C材料参数向D-P计算参数等效的统一性方案。可为各种参数匹配方法提供统一的计算公式、误差估计和能量解释。在此基础上讨论各种参数匹配方法的差异仅在于能量误差控制条件不同,且偏平面内能量误差零点可用Lode角或应力路径表示,此外,还讨论能量误差零点时对应Lode角的多值性及系列D-P准则等价性的条件。

干湿循环下石灰粉煤灰改良膨胀土的双屈服面本构关系

基于椭圆–抛物线弹塑性本构模型,研究了干湿循环条件下石灰粉煤灰改良膨胀土的双屈服面弹塑性应力–应变本构关系。首先,通过一系列三轴固结排水剪切试验,分别得到不同干湿循环次数下石灰粉煤灰改良膨胀土的偏应力q与轴向应变ε_(1)、剪应变ε_(s),以及轴向应变ε_(1)与体应变ε_(v)的试验曲线;然后,根据三轴试验结果拟合本构模型中的各参数与干湿循环次数之间的关系表达式;最后,引入考虑干湿循环次数的因子,建立考虑干湿循环的双屈服面弹塑性本构模型。研究表明:1)干湿循环作用下,偏应力q与轴向应变ε_(1)关系表现为应变硬化,与体应变ε_(v)表现为应变剪缩;q–ε_(1)、q–ε_(s)试验曲线都呈现出近似双曲线特征。2)干湿循环作用下,土体的偏应力q不断减小,体应变ε_(v)不断增大;干湿循环作用显著降低了石灰粉煤灰改良膨胀土体的抗剪切、抗压缩能力。3)体积屈服面、剪切屈服面在p–q平面上分别为椭圆、抛物线。干湿循环作用下,体积屈服面不断向原点靠近,剪切屈服面不断向p轴靠近;前9次干湿循环作用的影响较为显著,之后屈服面的变化趋于稳定。4)通过引入考虑干湿循环次数的因子所建立的双屈服面本构模型,可定量反映干湿循环作用对石灰粉煤灰改良膨胀土应力–应变关系的影响,以及双屈服面演化过程。该双屈服面本构模型的应力–应变预测值与试验值吻合度较高。

凝油结构形成过程中扰动对其力学特征的影响

输油管道工程上“活动管道”是指通过提前启泵降低胶凝原油的结构强度,以降低管道再启动所需压力或者延长停输时间,其本质正是由于凝油流变力学特征与结构形成过程中经历的剪切历史有关。通过改变油样在动态剪切降温过程中的降温速率和施加剪切率值两种方式来改变扰动特性,并运用能量耗散定量表征其扰动强度。结果表明:随着扰动过程中输入能量耗散的增大,凝油结构的屈服应力以二次函数关系减小,而屈服应变呈现增长的趋势,体现出结构强度减弱,延性增强。

磁场作用下磁流变液的挤压与拉伸特性

为研究磁流变液在不同磁场作用下的挤压与拉伸力学性能,建立了用于测试磁流变液挤压与拉伸特性的实验装置,并通过ANSYS/Multiphysics对此实验装置磁路的磁感应强度分布进行了仿真分析。利用此装置研究了磁流变液在不同外加磁场强度下的挤压和拉伸特性,并建立了拉伸屈服应力与剪切屈服应力之间的关系。挤压实验表明,磁流变液在挤压应变约为0.15时具有最小的压缩弹性模量;当挤压应变大于0.15时,挤压应力和挤压弹性模量与挤压应变表现为指数关系,且指数随着外加磁场的增大呈上升趋势。拉伸屈服应力约为剪切屈服应力的4倍,据此计算得到的剪切屈服应变角在13.8～16.9°,验证了物理模型对磁流变液剪切应力描述的合理性。

基于Taylor杆的Ti-5553钛合金动态特性研究

利用Taylor杆冲击实验与数值模拟方法研究了Ti-5553钛合金在高应变率冲击下的动态行为。Ti-5553合金在两种热处理工艺处理后获得了不同准静态力学性能的等轴组织和双态组织。在泰勒杆冲击实验的基础上,应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了材料参数屈服强度值σs和失效应变值εf的变化对Taylor杆冲击能量、速度、加速度等过程参量和冲击结果的影响,将σs值设定为1 170-1 400 MPa,εf设定为0.1-0.8.研究结果表明：屈服强度值的变化对冲击前后能量、速度、加速度的改变量影响较小。随着屈服强度值的增大,冲击过程中能量、速度、加速度的变化速率有所增加,冲击后试样的应变量减小;失效应变值的变化对冲击过程量有明显影响;对等轴组织钛合金,εf〈0.7时,随着失效应变值的增大,能量、速度、加速度的变化速率逐渐增大,试样冲击后几乎无回弹现象;当εf≥0.7时,过程参量曲线全部重合,试样冲击后有明显回弹现象;当设定εf=0.75和εf=0.35时,等轴组织和双态组织钛合金分别符合真实Taylor杆冲击变形特征。

高温作用下花岗岩的脆延性转化温度点

为了探讨在高温作用下花岗岩的脆延性转化温度点,进行了高温力学试验和扫描电镜试验,分析了温度对花岗岩屈服应变、破坏应变、延性系数和应力-应变关系的影响。试验结果表明:在实时高温作用下及高温作用冷却后花岗岩的脆延性转化温度点均在800℃左右,此时花岗岩晶体中出现穿晶裂纹、解理台阶、滑移带和浅表韧窝等共存特征,岩样呈现延性破坏特征;随着温度的升高,花岗岩破坏方式由突发式的脆性破裂逐渐向渐进式的半脆性剪切破坏转化。

球形压痕的凸起凹陷行为及其对硬度测量的影响

采用球形压头的数值模拟表明,当应变硬化指数n大于0.23时,不论屈服应变σ_y/E为何值,在压入过程中所有材料的压痕周围均出现凹陷;当n小于0.23时,随着σ_y/E的增大,材料由凸起向凹陷转变;当σ_y/E大于0.02时,不论n为何值材料也都出现凹陷;当σ_y/E小于0.02时,材料出现凸起向凹陷的转变.当比值残余压痕深度/最大压入深度(h_f/h_(max))小于0.76时,材料出现凹陷,n值越大凹陷越严重;当h_f/h_(max)>0.76,若n<0.23材料出现由凸起向凹陷转变,若n>0.23材料均发生凹陷.还得到了反映凸起凹陷的表观参量c_2与接触面积A_m之间的函数关系,分析了c_2对压痕硬度误差的影响规律.

E-51环氧树脂固化物抗压性能影响因素研究

研究了酚醛胺(T-31)和聚酰胺树脂(PA)固化剂、气相白炭黑、硅微粉、石棉纤维及硅烷偶联剂KH-550用量对E-51环氧树脂固化物抗压强度、弹性模量及压缩屈服应变的影响。结果表明:T-31固化剂及硅微粉用量越多,固化物的抗压强度及抗压弹性模量越高,压缩屈服应变越小,固化物的脆性越大;PA固化剂、气相白炭黑及石棉纤维用量越多,固化物的抗压强度及抗压弹性模量越小,压缩屈服应变越大,固化物的韧性越好。

基于两种波形作用结构性软黏土动力特性试验研究

利用GCTS动态空心圆柱扭剪仪,基于正弦波和方波两种波形循环荷载作用,考虑围压、振幅、频率及振次等因素的影响,研究结构性软黏土动力特性。试验结果表明:动应力低于土体结构屈服应力时,波形对动应力-应变关系曲线整体形状影响很小;动应力超过结构屈服应力时,应力-应变关系都呈软化型,方波软化程度高。同条件下,方波累积变形量总是大于正弦波。波形对孔压变化有影响,正弦波作用下孔压值总是大于方波。振幅对于孔压变化的影响表现为:稳定型幅值时上升速度快,数值也大于临界型幅值作用下的孔压值,即临界型幅值作用下的孔压滞后现象严重。屈服应变与动强度都随振次的增加呈减小趋势,最终都分别趋于一定值,最终数值大小都与波形有关,前者正弦波小于方波,后者正弦波大于方波。

杆系结构非线性损伤随机演化分析

通过研究结构非线性构形状态转移过程考察结构非线性损伤随机演化的思路 .建立了作为Markov链的非线性构形状态转移过程的转移速率与屈服应变风险率函数之间的关系 .进而 ,通过力学分析与非线性构形状态的逻辑分析得到转移速率矩阵 ,从而将一个结构非线性损伤随机演化问题转化为一个非时齐Markov链的分析问题 .以三杆桁架结构为例 ,给出了数值分析结果 .

泡沫混凝土的力学特性试验研究

利用普通硅酸盐水泥为胶凝材料,用少量粉煤灰和矿粉取代部分水泥,按照质量比16:3:1(依次为水泥、粉煤灰、矿粉)、水料比0.5,制备了不同气泡含量的泡沫混凝土。对试样进行单轴压缩破坏试验,得到了不同龄期不同气泡含量的泡沫混凝土破坏应力以及其应力-应变曲线,研究了强度、弹性模量随龄期的变化规律以及与气泡率之间的关系,探讨了泡沫混凝土弹性模量与强度之间的关系。结果表明,泡沫混凝土的抗压强度在一定范围内,受龄期影响较大,而弹性模量受龄期影响较小;抗压强度、弹性模量、屈服应变随气泡率增大而减小;强度和弹性模量与气泡率成指数关系,强度与弹性模量成对数关系。

简论塑性法分析钢框架结构

回顾了钢框架的分析方法和研究现状,将传统的弹性分析法和新兴的塑性分析法作了比较,重点介绍了塑性铰法对钢框架的分析和设计,并讨论了当前改进塑性铰法存在的困难,为进一步分析方法的发展提供参考。

高水分挤压组织化谷朊蛋白拉伸各向异性的研究

研究和分析植物基仿肉产品的各向异性,是表征该类产品组织化程度、理解其纤维化结构形成机理的有效途径。通过对两种不同面粉含量高水分挤压组织化谷朊蛋白拉伸曲线的分析,探讨了不同性能参数(弹性模量、屈服强度、屈服应变、断裂强度、断裂应变和单位面积断裂功)在产品挤出方向(纵向)和垂直于挤出方向(横向)上的差异。结果表明:蛋白质含量影响着制成品的纤维排列和相结构组成;除弹性模量外,两种高水分挤压组织化谷朊蛋白的其他拉伸性能在两个方向均有显著的差异;断裂功指数具有比应力和应变各向异性指数更高的结构辨别能力。

加载速率对煤系泥岩脆-延性转变影响的试验研究

加载速率会造成岩石材料破坏形态的改变,材料破坏过程中存在脆延性转变的临界速率。为了探讨不同加载速率作用下泥岩的脆延性转化特性,以煤系岩层中泥岩为研究对象,采用MTS810电液伺服材料力学试验系统、FEI Quanta TM250扫描电镜,进行了力学试验和扫描电镜试验,分析了加载速率对泥岩屈服应变、峰值应变、延性系数和应力-应变关系的影响。试验结果表明:随着加载速率的升高,泥岩的屈服应变整体上呈现逐渐上升的趋势;加载速率在0.03 mm/s时泥岩的延性系数增加,岩样破坏体现了一定的延性特征;煤系泥岩在0.03 mm/s的加载速率作用下,其宏观断裂为椎裂和剪切滑移破裂的混合破裂,微观断口形貌既有解理台阶,又有沿晶裂纹和穿晶裂纹,同时存在剪切滑移带,破坏方式趋向于延性,脆性降低。研究结果可为岩土工程问题提供重要依据。

基于不同初始静偏应力的结构性软黏土动力特性试验研究

以天津滨海新区结构性海积软土为研究对象,采用GCTS动静扭剪试验仪,基于正弦波与方波两种波形,在固结排水条件下施加不同初始静偏应力,通过考虑循环振次、应力幅值、振动频率以及围压等因素对土体结构的影响,研究结构性软黏土的动力特性。试验结果表明:初始静偏应力小于土体初始屈服应力时,施加静偏应力增加了土体固结度,提高了其结构强度,应变软化现象减弱,累积塑性应变曲线中屈服点对应的应力值大。初始静偏应力大于土体初始屈服应力时,土体初始结构破坏,出现严重的应变软化现象,累积塑性应变曲线迅速由稳定型转变为临界型,且在同条件下,方波应变值始终大于正弦波。孔压变化与初始静偏应力有关,随着静偏应力增大其孔压滞后现象严重。土体屈服应变随初始静偏应力增大而增加,静偏应力及振次相同时,方波作用下的土体屈服应变值小于正弦波。两种波形下,土体屈服应变随振次增加均呈减小趋势,且最终均会趋于一点,正弦波趋于相同数值下的振次远大于方波。土体动强度随应变标准提高而呈现增大趋势,应变标准为屈服应变值时,动强度曲线表现为先陡后缓,其他应变标准下动强度曲线较为平缓。两种波形下的动强度随振次增加而减小,最终均会趋于一点,且正弦波值大于方波。