基于刚度衰减下的桁架系统的疲劳可靠性分析

在疲劳载荷作用下,元件物理性能的衰减过程是十分复杂的,而由元件组成的结构系统不是一个简单的拓扑结构,其物理性能在疲劳载荷作用下的变化更为复杂。为了定量分析结构系统在不同寿命期内的刚度可靠性,建立起结构物理性能衰减的精确公式是至关重要的。本文从损伤力学角度出发,结合断裂力学中理论断裂强度公式,利用应变等效性假设,基于剩余强度衰减模型,推导出弹性模量衰减公式,从而给出了疲劳载荷作用下系统刚度的可靠性衰减公式。最后,结合杆元桁架系统刚度矩阵,推导出桁架系统节点位移在不同使用寿命期的计算公式,进而求出系统刚度的疲劳可靠性指标。

基于多指标下POM纤维对EPS轻型混凝土性能的影响

为探究聚甲醛(POM)纤维对聚苯乙烯(EPS)轻型混凝土性能的综合影响,避免以往单纯依赖力学性能指标评价的不足,比选后基于长度为12 mm的POM纤维研究了不同性能评价指标下POM纤维的最优掺量。结果表明:基于基本的力学性能及相对动弹性模量变化绝对值,掺量为0.9%时,POM纤维对EPS轻型混凝土的增强效果最优,冻融损伤最低;基于吸水性及流变性能指标,掺量同样为0.9%时浆体稠度及抗吸水能力最佳;基于干缩性能,则掺量为1.2%时,浆体抗干缩效果最优;基于冻融后相对弹性模量变化率,则掺量为0.6%时相对弹性模量衰减率最低;研究揭示了POM纤维增强EPS轻型混凝土的复杂性和多样性,进一步通过微观分析,辅证了POM纤维增强增韧EPS轻型混凝土的机理。

砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)临界循环应力比的试验研究

循环荷载下,砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)存在临界循环应力比Sth,将割线弹性模量衰减系数δ与循环次数的关系曲线能保持平缓的最大循环应力比定义为Sth,它是结构稳定与破坏两种状态的界限指标,根据动三轴试验结果,认为影响Sth的主要因素有围压、水泥掺量和EPS颗粒含量。一般来说,水泥掺量的增加、围压和EPS颗粒含量的减小均会提高Sth,但由于高围压下的结构重塑,水泥掺量低且EPS颗粒含量高的试样的Sth表现出一些不同的性状。

透水混凝土的抗冻性能研究

为研究透水混凝土的抗冻性能,采用三因素三水平的正交试验,选取水胶比、浆集比和石子级配为影响因素,以质量损失率和动弹性模量衰减率为指标进行试验研究。结果表明:透水混凝土的最终冻融破坏形式表现为动弹性模量的触限衰减,因此透水混凝土的抗冻性更适用动弹性模量表征方法监测;三个主要因素对透水混凝土冻融过程质量损失和动弹性模量衰减的影响主次程度不同,就质量损失率来说,石子级配的影响最大,水胶比次之,浆集比最小,而对于动弹性模量衰减率而言,浆集比的影响最大,石子级配次之,水胶比最小;透水混凝土在寒冷环境下最佳配合比参数为水胶比0.31,浆集比0.55,石子级配4.75~9.50 mm;透水混凝土动弹性模量衰减率y与冻融次数N符合指数函数,且在显著性水平α=0.05下其相关关系显著;透水混凝土的冻融破坏以静水压破坏为主,粗大孔隙多且连通程度高的结构加剧了静水压的破坏效应,是导致透水混凝土抗冻性低的根本原因。

基于ABAQUS的可燃冰开采过程可能引发的地质灾害数值模拟

海洋可燃冰是今后发展的巨大潜在能源,可满足国家和地区发展的经济能源重大需求。但在大规模商业化开采需要实现关键的两点,即高度的安全性和有市场竞争力的经济性。本文基于有限元软件ABAQUS,以可燃冰开采过程为背景,结合强度折减方法,利用随时间不断衰减的材料属性模拟可燃冰开采过程,研究可燃冰开采过程中上层土体的受力过程,探究开采不同阶段发生地质灾害的潜在可能性,做出模拟分析,为实际的开采施工提供借鉴。

DP980高强钢U形弯曲实验与数值模拟

为了评估DP980高强钢材料的成形与回弹特性,通过加载-卸载实验与单向拉伸-压缩循环加载实验,获得了考虑包申格效应的吉田-上森硬化模型参数,并对DP980高强钢的U形弯曲实验进行了研究。实验结果表明,DP980高强钢U形件在凹模圆角处易开裂,在成形过程中需减小压边力并增大凹模圆角。由于材料的回弹量与施加的压边力有关,可通过增大压边力来减小U形件的回弹,但压边力过大又可能导致开裂,因此,需合理选择压边力。同时,对U形件成形后的回弹进行仿真分析,仿真中分别采用等向硬化模型与吉田-上森硬化模型,通过将实验数据与模拟的回弹结果进行对比分析发现,采用吉田-上森硬化模型的仿真结果与实验结果吻合良好,证明了吉田-上森硬化模型模拟回弹的准确度较高,可以应用于回弹仿真中。

DP钢板应变路径多步演变下的弹塑性力学行为

针对DP高强双相钢板在复杂载荷作用下的弹塑性力学特征,提出利用三步拉伸力学实验,对比分析单轴循环加载和非等轴加载下材料的各向异性硬化、永久软化和弹性模量衰减特性等力学行为,揭示应变路径多步演变下的弹塑性力学特性。研究结果表明:材料再加载初期的瞬态行为与应变路径有关,在初期瞬态阶段显示出明显的各向异性,且再加载角度、预应变量以及马氏体含量的增加都会加剧两种DP钢过渡期后的应力软化行为。同时对不同加载下DP钢弹性模量的演化进行了对比,发现弹性模量的衰减程度也随着再加载角度,预应变量和马氏体含量的增加而增加,弹性模量衰减程度在多步非等轴加载比单轴循环载荷作用下表现更明显。