RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化计算模型研究

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的四个原函数条件;对一个实际的应力-应变关系进行了计算,将得到的结果进行了分析;并对受弯矩形梁非极限状态下截面内力和力矩的推定计算进行了演示。针对应力-应变关系式含有非整次有理分式的情况提出了曲线拟合方法;研究了拟合次数、拟合区间和拟合函数类型对拟合精度与稳定性的影响。比较了4种典型的RPC本构模型在同种材料下的应力-应变曲线系数与损伤因子取值模型曲线,结果显示:拟合曲线得到的取值模型与其他原始曲线得到的取值模型在曲线上具有较高的相似度,证明了曲线拟合方法的准确可靠性;最后给出了一种RPC受压应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化取值模型。

再生微粉活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

为了进一步了解再生微粉活性粉末混凝土(RPC)的受压性能,通过试验分析并结合有限元模拟,研究了不同配比再生微粉RPC的单轴受压应力-应变曲线。利用有限元软件Ansys在细观层次上建立了随机分布钢纤维模型,建立的随机钢纤维模型能较好地反映实际情况。进而采用数值模拟的方法分析了钢纤维体积掺量对RPC受压应力-应变曲线的影响。研究结果表明,随着再生微粉对水泥替代率的增加,峰值应力减小,峰值应变和弹性模量略有降低但变化不显著。钢纤维的加入提高了再生微粉RPC的峰值应力、峰值应变和弹性模量,且随着钢纤维掺量增加,峰值应力增长,弹性模量有一定增长,峰值应变变化不明显。

基于广义波阻抗理论的SHPB试验中弹性压缩阶段试件应力-应变曲线的应力波效应及其影响机理

定量研究分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验中弹性压缩阶段试件中的应力波效应是解耦准确材料弹性曲线的基础。在满足平面波假设的基础上,基于广义波阻抗理论,对杆与试件面积不匹配时试件弹性压缩阶段应力波演化造成的结构效应开展了定量理论研究,分析了不同情况下弹性阶段内试件唯象工程及实际材料应力-应变曲线的偏差特征与主要因素,并揭示了影响这种偏差的影响规律及其机理。研究表明:对于线性入射加载波,当无量纲时间为0.5的倍数时,即使其他参数改变,试件唯象与材料实际的应力-应变曲线仍对应相等;试件两端的应力差较大时,若应力差的变化趋于稳定,则试件唯象与材料实际的应力-应变曲线差异较小。计算了不同波动区间内试件的最大应力偏离值及其变化趋势和对应的无量纲时间,研究了入射波是双线性组合波时试件的应力-应变曲线。研究表明:双线性波入射时,2个线性区间可以独立分析,无论如何组合线性区间或应力差如何变化,只要试件两端应力差为近似恒定曲线,对应的试件唯象工程应力-应变曲线都是相对准确的。

基于应力增量的单桩p-y曲线分析方法

p-y曲线研究进展一直缓慢,究其原因是缺乏一套成熟的理论体系作支撑。通过考虑桩侧土的实际应力状态,引入Vesic圆孔扩张理论对水平受荷桩p-y曲线进行研究,建立了新的基于应力增量的p-y曲线分析方法。该方法综合考虑了桩侧土体径向应力增量、纵向应力增量效应及桩体深层转动挠曲对水平土抗力的贡献,是一种考虑多种因素的p-y曲线解,可适用于不同桩型条件下的单桩受力分析。算例结果表明:基于应力增量的p-y曲线分析方法在水平受荷桩应用中赋有很好的正确性和准确性,较Reese法、API法和Kim法对大变形问题有更高计算精度。以上研究成果对p-y曲线的发展及深入研究具有重要意义。

仿木材料抗拉强度与应力-应变曲线试验研究

仿木材料是以氯氧镁水泥为基体,植物纤维为增强体,并添加柠檬酸、酒石酸、六偏磷酸钠搅拌均匀后经高压静置固化成型的无机胶凝材料,为研究其抗拉强度和抗拉本构关系,制作了30个试件进行轴心受拉试验,共采集到22个试件的有效数据。结果表明:仿木材料的轴心抗拉强度为7.98 MPa,变异系数为0.121,抗拉弹性模量为3600 MPa,变异系数为0.089,轴心拉力作用下,材料达到峰值应力后应力迅速下降,试件脆性破坏;根据应力、应变测试结果,拟合得到了材料的轴心抗拉本构关系,可供材料非弹性应用时参考。

EPS轻质混凝土的应力-应变曲线试验研究

EPS(聚苯颗粒)混凝土是一种轻质、保温的新型墙体材料,通过对3组不同密度等级的EPS混凝土试样进行轴心受压试验,分析了其破坏形态、力学性能及应力-应变曲线。结果表明:EPS混凝土的破坏过程具有一定的韧性,随着密度等级的增加,混凝土刚度上升,抵抗弹性变形能力增加、脆性增强、破坏更加迅速。EPS混凝土的轴心受压应力-应变曲线分为上升段、下降段和斜直线段,在试验研究与理论分析的基础上,通过拟合相关系数,提出了应力-应变曲线函数表达式,拟合结果与试验曲线较吻合,为EPS混凝土后续相关研究提供了参考,具有重要意义。

人工冻土分数阶导数应力-应变指数模型参数确定及验证

人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑,其力学特性既不符合胡克定律,也不遵守牛顿黏性定律,而是遵守介于它们之间的某种关系,分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验,得到冻结温度对应力-应变的影响规律。将分数阶导数引入指数模型,将它改进为人工冻土单轴压缩下应力-应变分数阶指数模型。通过对建立的模型两边取自然对数,得到不同温度下应力-应变线性方程组,求解建立方程组确定出分数阶导数模型参数。为进一步验证所建立模型的适用性,引用一组南京冻结粉质黏土三轴剪切试验,在分数阶系数中考虑围压的影响,将它改进为能考虑围压影响的应力-应变分数阶指数模型。将改进的人工冻土应力-应变分数阶指数模型的计算结果与试验结果进行比较,结果表明:计算结果与试验结果吻合度较高,能准确地预测单轴压缩、三轴压缩剪切应力-应变曲线的变化趋势。改进后的分数阶导数模型参数较少且有明确的物理意义,便于工程应用。当前的模型仅仅适用于应变硬化型,为了能进一步描述应变软化型的力学特性,下一步将在模型中考虑损伤进而建立应变软化型分数阶指数模型。同时,如何在模型中反映冻土的结构性与各向异性对应力-应变的影响也将是下一步的研究内容。

超高性能海水海砂混凝土单轴受压应力-应变关系

为研究超高性能海水海砂混凝土(Ultra-High Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC)轴压应力-应变关系,探究钢纤维体积掺量对UHPSSC轴压力学性能和轴压应力-应变全曲线的影响,使用Instron 1346万能材料试验机测得UHPSSC应力-应变全曲线,借助Pycharm曲线拟合程序与已有混凝土应力-应变全曲线模型进行拟合与修正.结果表明:钢纤维掺量越高,轴压作用下UHPSSC的破坏程度越小,抗压强度和峰值应变也随之增加;已有模型拟合的UHPSSC应力-应变全曲线上升段与试验曲线比较相近,下降段后期差距较大;通过修正下降段形状参数,得到了更适用于描述UHPSSC应力-应变全曲线的修正模型,并验证该修正模型的适用范围.

整体壁板增量压弯过程应力应变模拟

整体壁板结构特点为蒙皮和纵横交错的加强筋为一整体,将机械加工后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大的难度。本文采用MARC有限元软件分析了整体壁板成形过程中应力应变变化情况。研究表明:整体壁板成形过程中,筋条处的应力状态最为恶劣,筋条与蒙皮过渡区处于三向拉应力状态,同时有剪切塑性应变发生,容易导致该处开裂,对于高筋条来说,还容易导致失稳现象发生;筋条的塑性变形既有凸模下压导致的塑性变形,又有蒙皮回弹导致的塑性变形;塑性变形区主要集中于筋部,蒙皮几乎不发生塑性变形;成形后的壁板将保留较大的残余应力,该应力主要是由蒙皮弹性回复所引起。

岩石全应力-应变曲线及其与岩爆关系

提出了岩石典型全应力－应变关系曲线的数学描述，推导了岩爆发生的能量条件，并论述了不同力学系统中岩爆发生时释放能量与系统势能的关系．

金属热变形应力-应变曲线数学模型的研究与应用

该文较全面地分析了国内外关于金属热变形应力-应变曲线的各种数学模型，对两种类型的热变形应力-应变曲线，即动态回复型和动态再结晶型曲线进行了讨论．通过对35CrNi3MoVA钢的热变形过程的详细研究，首次提出了一种新的适合于工程应用的真实应力-应变曲线的数学模型：σ=Aεaεbexp［-（cT＋dε）］，该模型为计算变形力和进一步实现控制锻造提供了很有价值的参考依据．

聚丙烯腈纤维在水浴牵伸过程中应力-应变曲线的研究

主要考察了聚丙烯腈纤维在水浴牵伸过程中的应力-应变曲线,以及温度、牵伸速率、水分对应力-应变曲线的影响。结果表明:聚丙烯腈纤维在水温为室温(26℃)、30℃～70℃时属于细颈牵伸,在80℃、90℃时是类橡胶牵伸,当水温低于60℃和牵伸速率太快时纤维易产生毛丝。所以在牵伸过程中,水温不能低于60℃,牵伸速率要适中,在本实验条件下,200mm/min、500mm/min比较合适,而且在水中牵伸比在空气中牵伸效果好,可获得较大的牵伸率。

松辽盆地古龙凹陷构造应力场弹-塑性增量法数值模拟

泥岩裂缝油气藏是大庆油田古龙凹陷主要的油气藏类型之一 ,构造裂缝储层在该类油气藏中占有重要地位。老第三纪末及现今的应力释放区是该区泥岩裂缝性储层的主要发育区。构造应力释放区的泥岩储层渗透条件得到改善 ,现今应力场控制着地层压力的分布。采用弹塑性增量的有限元法模拟了古龙地区青山口组地层老第三纪末与现今两期构造应力场。根据区域构造研究结果确定主应力方向 ,以确定应力场的分期。采用晶格位错密度法、水压致裂法及声发射法测定岩石的构造应力值 ,并作为构造应力场模拟的约束条件。由岩石力学试验测定岩石物性参数 (弹性模量和泊松比 ) ,根据区域沉积相带分析建立岩相地质模型。结合钻井及区域地质资料 ,对模拟结果进行分析研究 ,识别出古今四个应力释放区。其中他拉哈、新站两应力释放区的勘探程度高 ,绝大多数钻井资料印证了数值模拟结果的正确性 ;而葡西、杏西高西两应力释放区钻井资料较少 ,应作为潜在的裂缝储层勘探靶区。

Q235碳素钢应变诱导相变中的应力-应变曲线分析

分析了单向压缩热模拟条件下碳素钢应变诱导铁素体相变过程中的σ－ε曲线特征结果表明，应变诱导相变过程有自己特定的σ－ε曲线，与典型的奥氏体动态再结晶σ－ε曲线有明显差异．随形变温度的降低σ－ε曲线由典型的奥氏体动态再结晶型过渡到铁素体应变诱导相变型在９００℃奥氏体稳定状态应变时，随应变速率的提高，奥氏体动态再结晶被推迟，铁素体应变诱导相交提前奥氏体的动态再结晶并不能完全抑止铁素体的诱导相变．在７７０℃奥氏体亚稳态应变时，奥氏体不能动态再结晶．应变速率的变化主要与铁素体析出速率相关．这时表现为过冷与应变对转变的相对贡献上．粗晶奥氏体的σ－ε曲线与细晶不同，两者的差异主要表现在铁素体转变的后期应变诱导相变过程中，铁素体析出的临界应变量σ－ε与应变峰值εｐ的关系受应变温度和应变速率的影响．在奥氏体不能动态再结晶的条件下，εｃ＜０．３εｐ．降温单道次形变过程中，Ｑ２３５碳素钢中会相继发生奥氏体的动态再结晶，铁素体应变诱导相变及铁素体的动态再结晶并反映在σ－ε曲线上．

岩土材料峰值后区强度参数演化与应力-应变曲线关系研究

首先介绍一种模拟岩土介质应变软化行为的方法,然后针对Mohr-Coulomb准则,采用数值实验,对不同强度参数演化过程对应的岩土介质的应力-应变曲线进行分析。数值结果表明,不同强度参数演化过程得到不同的峰值后区应力-应变曲线,围压对峰后曲线形态有很大的影响。由此说明室内外实验得到的应力-应变全过程曲线峰值后区段包含了强度参数演化的信息。研究工作可为峰值后区强度参数演化规律的确定提供一些启示。

混合骨料混凝土应力-应变全曲线的研究

研究了页岩陶粒与碎石按不同体积比混合配制的各组混凝土,在不同龄期时的应力-应变全曲线,并经过无量纲化处理分析。结果表明,混合骨料混凝土的应力-应变全曲线方程宜采用分段曲线的形式,其中上升段可采用与现行规范中普通混凝土相同的形式,但系数不同。对于同水灰比的各组混凝土,随陶粒掺量的增加,混凝土峰值应力几乎呈线性趋势降低,而其峰值应变则变化不大;随龄期的增长,峰值应力均增长,而峰值应变却有所降低。

Q235钢真实应力-应变曲线研究

通常所说的应力-应变曲线为名义应力-应变曲线,它只是一种近似曲线,对实际工程问题起到一个参考作用。对工程中常用的Q235金属材料,通过单轴压缩实验并结合A/H外推法获得其真实应力-应变曲线。通过此方法可以有效的消除试件端面与压力机滑块和工作台之间的摩擦力对实验结果的影响,使之成为理想的单轴压缩状态。该方法不但简单易行,普适性强,而且具有重要的理论意义和工程应用价值。

超高韧性水泥基复合材料单轴受压应力-应变全曲线试验测定与分析

对13组共273个试件进行抗压试验,研究超高韧性水泥基复合材料的抗压性能,测得材料的抗压强度、弹性模量、泊松比以及棱柱体单轴抗压应力-应变全曲线,并与相应基体的抗压性能进行对比分析。根据试验结果得出不同尺寸立方体抗压强度的关系、立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、弹性模量和抗压强度的关系。根据实测棱柱体抗压应力-应变全曲线,针对构件的正截面承载力计算和结构的非线性分析,分别提出相应的计算模型。研究成果可为超高韧性水泥基复合材料在实际工程中的应用提供材性依据和理论模型。

纤维增韧轻骨料混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

为探究纤维增韧后轻骨料混凝土应力-应变全曲线,完成了不同混凝土强度等级、纤维种类及掺量下的9组棱柱体单轴受压试验,分析了破坏过程和破坏特征,系统研究了各因素对峰值应力、峰值应变和弹性模量的影响,并结合已有研究给出了各曲线特征点计算模型,考虑纤维轻骨料混凝土自身特征,建立了分段式纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线模型。研究表明:轻骨料混凝土破坏特征与普通混凝土显著不同,掺入纤维有效抑制了其内部微裂缝的开展,起到阻裂、增韧的效果,且随混凝土强度等级、纤维种类及掺量变化差异明显;纤维增韧后试件的应力-应变曲线下降段坡度趋于平缓,脆性得到有效改善;建议的应力-应变全曲线模型与试验结果吻合良好,能够准确描述纤维增韧轻骨料混凝土在单轴受压作用下的受力变形特征。

砂岩全应力-应变曲线二分段特征的Lyapunov定性分析

提出砂岩全应力-应变曲线的二分法原则,应用混沌动力学Lyapunov评价准则定性研究得到了曲线新的分段特征:试验曲线的所有峰前段均处于混沌状态,证明岩石节理裂隙这一复杂系统的非线性状态演化是客观存在、线性是近似的;节理裂隙系统有85%演化到峰后段时呈有序定常态,表明节理裂隙贯通后的岩石已呈现宏观破坏,线性特征明显;围压作用将延长节理裂隙的贯通过程,使之在峰后呈抵抗性破坏特征;峰后应变长度占总应变长度的2/3及以上时,该阶段节理裂隙系统的状态将主导其演化全过程的状态特征。