最大往返剪切作用面上应变破坏标准的应力条件

通过一系列的动三轴试验,探讨以应变为破坏标准的最大往返剪切作用面上的破坏应力条件。试验结果表明:破坏应力条件仍符合张克绪提出的公式,参数k,c是破坏振次与破坏应变标准的二元线性函数。

粉煤灰最大往返剪切作用面上应变破坏标准的应力条件

基于文献[1]提出的最大往返剪切作用面上的液化应力条件和粉煤灰的动三轴试验数据,运用回归分析方法拟合曲线及相关参数建立了粉煤灰的破坏应力条件,并应用F检验法对参数的回归效果进行了检验,检验结果表明参数的回归效果高度显著。得出的破坏应力条件表明初始剪应力与动剪应力的倒数间并不呈线性关系,而是二次多项式关系,这与张克绪所提出的应力条件存在着差异。因此,可初步认为张克绪的液化应力条件不能直接运用于粉煤灰。

基于应变破坏标准的饱和粉土应力破坏条件

利用室内动三轴试验对云南粉土进行动力特性研究，分析饱和粉土达到应变破坏时，最大往返剪切作用面上初始剪应力比与往返剪应力比的关系，提出相应的破坏应力条件模型. 结果表明：破坏应力条件模型为二次抛物线，能充分拟合初始剪应力比与往返剪应力比的关系，回归效果高度显著；对于应变标准，破坏应变取为2.5%时，粉土初始剪应力比临界值约为0.24；破坏应变取为5.0%时，初始剪应力比临界值约为0.26~0.27. 这些结果将为斜坡之下饱和粉土单元破坏应力状态的分析提供一些试验参考.

基于应变破坏准则的泥化夹层强度参数测定

泥化夹层作为最常见的次生型软弱夹层,抗剪强度指标极低,常常是导致斜坡失稳的主控因素,泥化夹层强度参数对合理进行边坡稳定性分析至关重要。采用常规的直剪试验或三轴试验测试泥化夹层剪切强度参数均存在一定缺陷且可能导致测试结果失真。在泥化夹层应变破坏准则的基础上,通过无侧限压缩试验,结合ARAMIS数字散斑监测压缩过程中剪切带形成、发展和变化及压缩破坏后破坏面与水平面的夹角α,并基于土体极限平衡理论提出了一套对泥化夹层剪切强度参数试验预测的新方法。

大理岩动态劈裂试样的破坏应变

脆性材料基于应变的强度准则逐渐受到重视,为研究岩石在动态拉伸条件下的破坏应变规律,利用分离式Hopkinson压杆对不同尺寸的大理岩巴西圆盘和带平台的巴西圆盘进行宽应变率范围的动态劈裂试验。研究不同类型的试样在不同应变率下的破坏应变,讨论试样尺寸、弹速、应变率对破坏应变的影响,得到了一些有益的结论:(1)大理岩的破坏应变随撞击压杆的弹速提高而增大,在一定的弹速范围内破坏应变增加趋势明显,而在此范围外破坏应变增幅很小;(2)试样尺寸对岩石的动态破坏应变的影响受弹速的影响比较显著;(3)在低应变率下,大理岩的动态破坏应变随着应变率的提高而显著增大,而带平台的试样的增加幅度更大,且数据的分散性也较小;当应变率较大时,应变率对破坏应变的影响较小,应变增幅较小,各类试样数据的分散程度都有所降低;(4)和巴西圆盘相比,在低应变率下平台巴西圆盘具有更大的承载力和更高的破坏应变,但是随着弹速的增加,平台巴西圆盘的趋势逐渐减少;当弹速大于某一数值时,其破坏应变反而小于巴西圆盘的破坏应变。

高温后大理岩动态劈裂试样的破坏应变

巴西圆盘是用于测定大理岩等脆性材料拉伸性质的一种常用试样,为了研究温度对岩石在动态拉伸条件下破坏应变的影响规律,利用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆对一系列大理岩巴西圆盘进行了动态劈裂试验,通过粘贴在试样中心处的应变片,得到了不同类型的试样在不同应变率下的破坏应变。结果表明,随着应变率的增加,破坏应变随之增加,但是没有经过高温处理(A类)和经过50℃恒温处理(50A类)岩石的增幅比较缓慢,经过100℃恒温处理(100A类)岩石的增幅则比较明显,且显著大于A类和50A类岩石;岩石在经过50℃恒温处理后,其破坏应变随应变率的变化关系与没有经过温度处理的岩石非常一致,而岩石在经过100℃恒温处理后,其破坏应变显著高于没有经过高温处理或者50℃恒温处理的岩石;随着弹速的增加,岩石的破坏应变和应变率都在逐渐增加,在弹速比较接近的情况下,经过100℃恒温处理后的岩石的破坏应变和应变率都要高于经过50℃恒温处理后的岩石,而且随着弹速的增加其差值也在逐渐增大。

冻融循环下路基改良土力学特性及破坏应变能密度研究

为了探究冻融循环条件下水泥改良路基土的力学特性变化,设计正交试验方案进行相应冻融循环条件下的三轴压缩试验,得到强度影响因素的敏感性排序,找到最佳试样配合比,并引入破坏应变能密度的概念,从能量角度对宏观力学变化规律进行了探究。结果表明:不同试验条件下,水泥改良土经历1次冻融循环作用后强度降低明显,初始黏聚力最大降低49.4%;水泥改良土强度影响因素中龄期及压实度的敏感性较强;水泥改良土在不同围压下经历1次冻融循环,破坏应变能密度分别降低41.12%、38.84%、34.73%、37.80%;分析发现破坏应变能密度和宏观强度与冻融循环次数呈负相关,与围压呈正相关。

围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度影响特性研究

基于一系列不同围压、不同含水率条件下的冻结砂土的三轴压缩试验,在一个宽泛的含水率范围内,研究了围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度的影响特性。试验结果表明:含水率为30.6%的冻土试样容易发生塑性破坏,其他含水率的冻土试样容易发生脆性破坏。围压对破坏应变能密度的影响可以分为低围压阶段、中围压阶段、高围压阶段,并且含水率对临界围压有重要影响。含水率对破坏应变能密度的影响也可以分为两种类型:当围压较低时(50 k Pa),随着含水率的增大,破坏应变能密度有一个初始增加的阶段,在含水率约为30.6%时破坏应变能密度达到最大值600 k Pa,之后随着含水率的继续增大,破坏应变能密度转而减小,达到60 k Pa后含水率的进一步增大不再影响破坏应变能密度,即此时冻土的破坏应变能密度接近于冰的破坏应变能密度;当围压较高时(大于等于500 k Pa),与低围压阶段相比,破坏应变能密度没有初始增加的阶段。

螺栓联结结构冲击破坏模型简化研究

为了减少系统有限元模型中单元数量,提高分析效率,首先应用显式瞬态分析软件LS-DYNA对精确螺栓联结有限元模型进行冲击破坏分析。并基于上述计算结果,使用各向异性材料模型建立基于塑性应变破坏的螺栓联结简化模型。在同样边界条件下,对螺栓连接精确模型与简化模型的应力和应变进行对比计算,并针对两者差异对简化模型材料参数进行改进。计算结果表明,螺栓简化破坏模型中被联结件的应力情况和相对位移与精确模型计算结果基本相同。因此可以认为在复杂系统分析中,使用螺栓简化模型能够在保证计算精度的同时能大大减少系统冲击破坏分析中联结部位的单元数量,提高分析效率。并为系统其余连接部件的简化提供参考依据。

岩体冲击破坏规律及其在爆破工程中的应用

概述 本项目以SHPB装置为主要实验手段，发现岩块在冲击作用下有压剪破坏、拉应力破坏、张应变破坏和卸载破坏四种类型，但塑性显著的岩石以压剪破坏为主，脆性显著的岩石以拉坏和卸载破坏为主。首次提出了简明的统计损伤时效模型，模型的数值计算结果与实测数据吻合较好。

大理岩三轴压缩变形破坏与能量特征研究

利用伺服试验机对大理岩进行了常规三轴压缩试验,基于试验结果,研究了岩样三轴压缩变形破坏及其能量特征。结果表明,低围压时岩样内部材料并未均匀化,岩石表现为应变软化特性;而高围压时岩样内部材料强度由低到高逐渐屈服,变形趋于均匀,岩石出现塑性流动特性。岩石峰值应变与围压成正线性关系;岩石残余强度对围压的敏感性显著高于峰值强度。岩石破坏应变能随着围压的增大而增大,且两者成正线性关系;岩石全部断裂能随着围压的增加亦成正线性增加。

大理岩三轴压缩破坏的能量特征分析

岩石材料的变形和破坏与能量的变化密切相关。利用刚性伺服系统对大理岩岩样进行了系列三轴压缩试验,基于试验结果,对大理岩在加载过程中各阶段能量变化的具体数值进行了计算和整理,研究了能量变化在加载破坏各阶段分别与围压、应力、应变的内在联系。结果表明,初始围压的增大能够相当程度上提高岩样的破坏应变能。在既定围压下,岩样在弹性变形阶段的能量变化与偏应力和应变均成正线性关系。随着初始围压的增大,岩样所吸收的能量随偏应力变化的增长速率降低,随应变变化的增长速率加快。在三轴压缩过程中,岩样在弹性变形阶段所吸收的能量占总能量的比重较小,绝大部分能量耗散于岩样的屈服变形阶段;并且随着初始围压的增大,屈服变形阶段所吸收的能量占总能量的比重提高。

磷酸镁水泥固化铅污染土的应力—应变特性研究

采用磷酸镁水泥(MPC)对铅污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度试验,系统地研究了MPC添加量、养护龄期、水土比和污染土铅含量对固化污染土应力-应变特性的影响规律。结果表明,固化污染土的应力-应变曲线呈现出3个阶段,即压密阶段、弹性阶段和破坏阶段;随着MPC添加量和养护龄期的增加,固化污染土的抗压强度qu增大,变形模量E_50增大,破坏应变ε_f减小;水土比和铅含量对固化土的抗压强度q_u和E50均存在临界值,分别为0.45和500mg/kg,低于临界值时,固化土的qu和E50随着铅含量和水土比的增加而增加,ε_f随着q_u增加呈幂函数规律减小,E_50随着qu的增加呈线性增加,E50随着ε_f的增加呈幂函数规律减小。

振动频率对冻土破坏之影响

饱和冻结粉土的单轴抗压振动试验结果表明，在恒定的动荷载（最大应力及最小应力恒定）作用下，冻土的破坏时间及破坏变形随振动频率的加快而减小。当频率小于８Ｈｚ时，频率的影响较大。频率大于８Ｈｚ时，影响较小。而冻土破坏振次与频率的关系取决于冻土的温度。冻土在－２℃时，破坏振次随频率加快而存在最小值；在－１℃时，则存在最大值；在，－１０℃时，随频率加快而增大且无极值。

TATB基PBX的单轴主特征破坏参数识别研究

高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)的主特征破坏参数识别是强度准则建立和结构强度评估的基础。以TATB基PBX为研究对象,基于单轴拉伸和单轴压缩两种加载方式,考虑20℃、35℃及50℃三个温度点,设计了系列的直接破坏和不同初始应力水平的蠕变后破坏试验。依据获得的破坏参数数据,对比分析了环境温度、初始应力水平对破坏应力/破坏应变这两个典型破坏参数的影响。结果表明,不论是直接破坏还是蠕变后破坏,破坏应力随环境温度的升高而降低,破坏应变体现为拉伸时的增大和压缩时的减小;相同的环境温度下,初始应力水平的增加会导致破坏应力的降低和破坏应变的增大。进一步分析表明,破坏应力受环境温度、初始应力水平的影响较大,且无临界值,不宜作为主特征破坏参数;破坏应变作为主特征破坏参数则较为简便,可认为当一点应变达到临界应变时破坏,而不论该应变是载荷直接引起的还是时温诱发蠕变引起的,直接破坏的破坏应变可作为该温度点的临界破坏应变,20℃、35℃及50℃单轴拉伸临界破坏应变分别为0.1330%、0.1452%和0.1675%,单轴压缩时临界破坏应变分别为-1.4206%、-1.4159%和-1.1731%。

泡沫混凝土强度及应变研究

应用虚拟裂缝模型分析了混凝土保护层锈胀开裂的锈胀力。首先,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的最大膨胀力理论预测模型。然后通过与文献中的试验数据比较,验证了本研究数值方法的有效性。

热弹性环境下HMX基PBX厚壁结构件失效破坏分析

针对高聚物粘结炸药(PBX)厚壁球结构件引入稳态温度场,并展开了热弹性变形分析,讨论了热应力作用下构件的失效破坏状况。采用包括最大拉应力准则、von-Mises准则、Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则等强度准则来分析了厚壁球结构件的承受温差能力与最先破坏点位置,并通过无量纲分析分离出与结构形状尺寸相关的参数因子,从而获得PBX普通结构件的承受温差能力规律。结果表明:Drucker-Prager准则能够较为准确描述PBX厚壁球结构件的失效破坏状况;PBX结构件失效破坏状况与材料特性、结构尺寸等因素相关,提高材料抗拉强度和降低材料弹性模量、优化结构尺寸及形状能提高其承受温差能力。室温下,PBX结构件承受温差能力可以认为由拉伸破坏应变决定,提高PBX炸药的拉伸破坏应变,可以提高其承受温差能力。比较了热环境下三种PBX炸药PBX-A、PBX-E和PBX-C相同结构件下的材料性能,PBX-A的承受温差能力是PBX-C的5.6倍,PBX-E的承受温差能力是PBX-C的4.4倍。

动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)的强度标准及破坏机理研究

砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)是一种在室内试验及现场应用中都难以饱和的土工材料,因此其动强度只能选择应变作为破坏标准.通过分析LSES的强度组成和动三轴试验结果,认为其在动荷载下的应变累积经历了3个阶段:初压阶段、强化阶段和破坏阶段,并由此选择压应变的最大值作为其破坏应变εaf.围压、水泥掺入量和EPS体积分数对εaf都有显著影响.随着围压和EPS体积分数的增大,εaf增大;而随着水泥掺入量的增大,由于LSES塑性的变化,εaf则经历了先增后减的过程.

沥青混合料实测拉应变的试验研究

目前,有关沥青混合料强度特性的研究中存在着强度参数取值存在任意性的问题,沥青混合料弯曲试验、直接拉伸试验条件的受力状态不同,所得到的强度和刚度指标迥然不同,却很少有人研究这些破坏现象之间的内在联系与规律。针对这一问题,该文对AC-13沥青混合料进行不同加载速率的弯拉试验和直接拉伸试验,在分析沥青混合料的破坏特征及各种力学参数的基础上,认为实测破坏拉应变能反映材料的局部抗拉性能,是一种能较好表征沥青混合料破坏本质的力学参数。

掺粉煤灰和高聚物纤维的水泥稳定再生基层料性能试验研究

为了有效评价掺入粉煤灰和高聚物纤维的水泥稳定再生基层材料的性能,通过制作水泥稳定再生料、掺粉煤灰的水泥稳定再生料以及掺粉煤灰和高聚物纤维的水泥稳定再生料试件,开展抗压强度、收缩性能、破坏应变以及抗裂性能试验研究。结果表明:纤维的加入可以提高再生料的早期强度、显著改善变形能力并提高其破坏应变,但纤维存在最佳用量;粉煤灰的加入可以降低再生料的收缩系数;复合使用粉煤灰和高聚物纤维可以将混合料抗收缩开裂系数提高60%以上。