基于拉剪试验的NEPE推进剂强度准则

为研究应变率和拉剪角度对NEPE推进剂拉剪强度的影响,采用拉剪夹具和蝶形试验件开展了推进剂在5个拉剪角度(0°、30°、45°、60°、90°)和5个应变率下(0.0012、0.0048、0.024、0.12、1 s^(-1))的拉剪试验,获得了推进剂在拉剪复合加载作用下拉剪强度随拉剪角度和应变率的变化规律;基于试验结果,利用改进的圆型方程对推进剂的拉剪强度极限进行了描述;并结合双剪统一强度理论,建立了不同应变率下推进剂拉剪强度准则,绘制了相应的推进剂统一强度理论极限面;最后利用建立的推进剂拉剪强度准则来预测了拉剪角度15°和75°下0.12 s^(-1)和1 s^(-1)应变率的拉剪强度,将预测结果与试验数据进行对比,验证了所建拉剪强度准则的有效性。研究表明,随着拉剪角度和应变率的增大,NEPE推进剂拉剪强度逐渐增大;通过对材料参数值进行拟合求解,建立的改进后的圆型方程和统一强度准则能够较好描述不同拉剪角度和应变率下NEPE推进剂的拉剪强度,基于所建强度准则对拉剪角度15°和75°下应变率0.12 s^(-1)和1 s^(-1)的拉剪强度极限的预测值与试验值的误差小于实际处理的容许误差范围15%。

裂隙灰岩拉剪破坏裂纹扩展规律与断裂机制

为了探究裂隙灰岩体发生拉剪破坏后的裂纹扩展规律与断裂机制,以裂隙灰岩为研究对象,开展拉剪断裂试验,并基于ABAQUS软件建立相对应模型。通过分析得到不同加载位置下裂隙尖端发生断裂破坏过程的应力云图变化,利用J积分与位移外推法计算得到Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。结果表明:随着加载步数的增加,加载点正下方、裂纹尖端处与底部临空区易形成应力集中区并相互贯通,数值模型与物理试验裂纹扩展路径基本一致,加载距离的增加使得裂纹起裂角与水平方向最远扩展距离变小。利用J积分法与位移外推法计算不同加载距离下应力强度因子K_(Ⅰ)、K_(Ⅱ)值,相对误差在5%以内,计算结果准确度较高。所建立的模型能够较好地反映试验真实断裂情况,其分析结果可为危岩崩塌预报防治提供重要的理论参考。

预埋吊件的拉剪耦合力学性能试验研究

在预制构件吊装施工过程中,预埋吊件起到了举足轻重的作用。随着对预埋吊件需求量的迅速增大,需对正在生产使用的预埋吊件的安全性能问题进行深入的研究,为了深入研究预埋吊件的拉剪耦合力学性能,选取了三类三种共18个预埋吊件,并将其设计成三组共9个混凝土试件进行拉剪耦合试验。通过对试验现象的分析可知,9个混凝土试件均发生了混凝土破坏,通过对试验数据和荷载-位移曲线进行处理分析,可计算出每个预埋吊件的极限承载力,验证了该试验方案的可行性;将试验数据代入三个规范中关于拉剪耦合的计算公式进行验算,结果表明美国规范ACI 318规定的计算方式在计算拉剪耦合作用力时更为安全。

层合多孔结构拉剪力学行为分析

基于层合多孔拉剪结构,考虑孔隙率、胞元铺设角度、胞元孔型及复合层数对结构承载力和稳定性的影响,通过实验和有限元仿真计算研究了平面多孔结构的力学性能和破坏形式。结果表明,孔隙率越小,单双层结构抗拉剪性能越大,双层模型增强幅度也越大;多孔结构胞元铺设角度为15°时具有更好的塑性变形和抗拉剪性能;正六边形孔型的塑性变形较好,正方形孔型的抗拉剪力较强;多层结构可以增强抗拉剪强度,层合多孔结构裂纹由单层模型发生脆性断裂的裂纹耦合而成。

刚柔复合式路面轮后拉剪区域疲劳破坏规律研究

为研究沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面(CRCP)推移病害产生机理,利用弹性层状体系对复合式路面结构进行建模,并使用路段实测数据对模型层间黏结状态进行校准。在层间力学行为分析中发现水平力系数为1时,轮后存在拉剪区域,拉剪区域的出现可能导致该区域先于最大层间剪应力位置破坏。结合相关试验数据分析表明:同样在水平力系数为1的情况下,常温标准轴载作用下不会导致最大拉应力位置先于最大剪应力位置破坏;而在高温超载作用下,最大剪应力位置疲劳寿命相较常温标准轴载降低,最大拉应力位置层间失去黏结,荷载产生的剪应力将导致层间直接破坏。在实际路面调查中,在长大纵坡+弯道处发现U形裂缝,严重时AC面层大面积脱落。

高偏应力煤巷围岩拉剪破裂特征及分区控制方法研究

为获得高偏应力巷道围岩拉剪破裂特征并提出优化支护方案,以山西某矿孤岛工作面为背景,采用理论分析、数值模拟、相似模拟相结合的研究手段,分析了高偏应力条件下巷道围岩拉剪破裂分布特征及演化规律,揭示了托顶煤巷道围岩拉剪破裂机制,提出了高偏应力条件下巷道围岩沿掘进方向的全长分区控制方法。研究结果表明:(1)当侧压系数λ为0.60时,巷道围岩两帮呈“楔形”破坏,顶底出现明显卸荷并在巷道围岩四角点处产生应力集中;侧压系数λ逐渐减小至0.24的过程中,巷道围岩以两帮破坏为基础,在剪切应力作用下“蝶叶”逐渐发育,并最终形成蝶形破裂。(2)开挖破坏区围岩的浅部存在拉剪混合破裂区域,以张拉破裂为主;围岩深部为剪切破裂。围岩破裂演化过程可划分为3个阶段,分别为环自由面的自身破坏阶段、“蝶叶”孕育扩展阶段和“蝶叶”扩展稳定阶段。(3)定义了基于巷道全长分区的应力阈值,提出了掘进巷道全长分区支护方法,可为后续采煤工作面巷道的差异化支护提供理论参考。

考虑锚杆拉剪破断特性的锚固系统数值模拟与应用

基于FLAC3D数值模拟软件,考虑锚杆拉剪破断特性,通过FISH语言将pile单元进行修正,反映了锚杆的拉剪破断特性;并且引入了锚固界面的黏结滑移模型,模拟了锚固界面的应变软化行为。将修正的锚杆模型进行验证分析,与室内试验结果吻合良好,且能够较好地反映锚固界面的黏结滑移力学行为和锚杆杆体的破断行为。以中关铁矿为研究对象,开展了修正锚杆模型的应用研究,研究结果可为地下锚固工程稳定性分析提供借鉴。

基于PSO-SVM的点焊接头拉剪强度分类分析

点焊是汽车零部件的主要连接方式之一,点焊接头的拉剪强度是评价点焊质量的重要因素,论文在制备大量点焊试样的基础上,对各试样的焊点进行超声信号检测,并运用信号处理获得时域、频域和小波包特征值,随后对点焊试样在拉剪试验中的失效形式进行分析,建立点焊接头拉剪强度的分级标准.根据试验数据设计了BP(back-propagation)神经网络和基于粒子群优化支持向量机(particle swarm optimization support vector machine,PSO-SVM)的神经网络分类器,最后将试样的超声信号特征值作为输入参数,比较两种神经网络模型对点焊试样拉剪强度分类的准确率.试验结果表明,结合9个超声信号特征值的PSO-SVM神经网络具有最高的点焊强度分类准确率.

玻璃钢纤维锚杆拉剪性能试验研究

为研究玻璃钢纤维锚杆的抗拉及抗剪性能,开展了玻璃钢纤维锚杆的拉剪试验研究,并基于试验结果分析尺寸效应对玻璃钢纤维锚杆杆体拉剪性能的影响。试验选取了不同直径的玻璃钢纤维锚杆作为研究对象,通过液压式万能试验机和压式剪切器对锚杆杆体进行加载,并全程记录了施加的荷载以及杆体变形量。结果表明:玻璃钢纤维锚杆的抗拉性能高于常用的螺纹钢锚杆,虽然抗拉强度会随着杆体直径的增大而提高,但具有拉伸滞后效应;玻璃钢纤维锚杆的抗剪强度为抗拉强度的1/4,随杆体直径的增大该抗剪强度亦会逐步提升。

基于内聚力模型的无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接接头拉剪性能研究

针对铝合金薄板的连接,提出了一种无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接工艺。基于内聚力模型,利用有限元软件ABAQUS模拟无针搅拌摩擦点焊-胶接混合接头的拉剪失效过程,研究了不同焊点排布方式及胶粘剂种类对混合接头力学性能的影响。结果表明,焊点排布方式对混合接头的拉剪载荷没有明显影响,但会影响混合接头内的裂纹扩展行为;使用柔性胶2015混合接头的拉剪峰值载荷和破坏位移均大于脆性胶AV138混合接头。该混合连接工艺为铝合金薄板提供了一种高强度、低变形的连接方案,在汽车轻量化领域具有应用前景。

三峡船闸边坡岩体拉剪试验及强度准则研究

三峡永久船闸边坡开挖后,卸荷和应力重分布使得岩体出现较大范围的拉应力区,且该区岩体多呈拉剪应力状态。为研究受拉区岩体拉剪强度准则,进行了室内岩石拉剪试验,但采用现场试验进行岩体拉剪强度准则研究则较为少见。通过在船闸区开展拉剪面尺寸为50 cm×50 cm的现场岩体拉剪试验,获得了不同拉应力时的岩体拉剪强度,岩体拉剪强度与拉应力关系呈明显的曲线特征。岩体拉剪强度准则研究结果表明:三峡花岗岩岩体拉剪强度准则宜采用莫尔强度准则的二次抛物线型来描述,其次为双曲线型,而双直线型偏差较大。进行边坡变形稳定分析时,对于拉剪应力区岩体则不宜采用直线型强度准则,更不能简单地采用压剪试验取得的直线型关系向拉应力区延伸方法确定岩体拉剪强度。

三峡工程岩石拉剪断裂试验研究

根据三峡工程永久船闸地质勘探中获得的花岗岩岩石，采用了有效的加载方式，模拟了现场岩石节理情况，进行了岩石拉剪断裂的试验研究，研究了花岗岩在拉剪应力作用下的强度和变形特性、破坏型态、破坏准则、拉剪应力作用下花岗岩的变形规律等。

三峡工程岩石拉剪蠕变断裂试验研究

根据三峡工程永久船闸地质勘探中获得的花岗岩岩石，采用了有效的加载方式，模拟了现场岩石节理情况，进行了岩石拉剪蠕变断裂的试验研究，研究了花岗岩在拉剪应力作用下的蠕变变形规律，蠕变模型的建立等，为三峡工程的建设提供有效的数据和资料．

硬脆性大理岩拉剪破坏特征与屈服准则研究

岩土工程中常用的屈服准则多以压缩剪切为其破坏机制,然而硬脆性岩体的脆性破坏包括拉伸破坏、张拉剪切破坏和压缩剪切破坏3类,且随着岩体工程向深部发展,张拉剪切破坏成为了洞壁围岩的主要破坏机制。针对此问题,开展了硬脆性大理岩的室内拉剪试验,分析了大理岩拉剪破坏特征,并结合压剪试验结果,建立了考虑张拉剪切破坏机制和应力状态影响的Mohr-Coulomb准则。研究结果表明,硬脆性大理岩破裂面在拉剪应力状态和低正应力压剪应力状态下均具有张拉剪切破坏特征,高正应力压剪应力状态下则只具有压缩剪切滑移特征;拉剪应力状态下,大理岩破裂面张拉破坏特征明显,无明显剪切痕迹,剪切力固定时,剪切位移随着轴向拉力增加而增加;凝聚力和内摩擦角受应力状态影响,凝聚力随正应力增大先减小后增大,内摩擦角则随正应力的增大而减小;凝聚力、内摩擦角随正应力的变化趋势可分为4段,拉剪段、低压应力段、中压应力段和高压应力段,每段的凝聚力、内摩擦角与正应力皆可认为是线性关系,靠近抗拉强度处,内摩擦角趋近90°,凝聚力趋于无穷大;考虑张拉剪切破坏机制和应力状态影响的Mohr-Coulomb准则曲线分为两部分,可采用二次抛物线进行拟合的拉剪段和考虑凝聚力、内摩擦角随正应力演化的压剪段,由此建立的Mohr-Coulomb准则更全面、精度也更高。

超高强钢点焊结构拉剪试验及数值仿真

以超高强淬火钢22MnB5搭接型点焊结构为研究对象,通过拉剪试验、光学试验和维氏硬度测试,获得了点焊结构的部分力学参数.在ANSYS中进行强度仿真,并与试验结果进行对比.结果表明,将点焊模型分为焊核、塑性环、母材三部分的有限元模型是合理的.同时仿真结果还表明点焊结构交界面的塑性环边缘处是最薄弱的位置,结构失效主要由切应力所引起,并分析了部分尺寸参数对结构强度的影响,当焊核半径、两板重叠长度与板厚越大,结构的最大Von Mises应力值就越低,但增大到一定程度后,其影响降低,为焊接工艺参数的优化提供参考.

自冲铆接接头拉剪强度的数值模拟研究

针对自冲铆接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7mm低碳钢+0.7mm低碳钢同种材料自冲铆接接头,0.7mm低碳钢+2mm铝合金的异种材料自冲铆接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,并对其剪切拉伸过程及铆钉与板材的受力变形情况和破坏失效模式进行了模拟和分析。从数值模拟结果可以看出,钢-钢同种材料与钢-铝异种材料自冲铆接接头遵循不同的破坏模式:在钢-钢自冲铆接接头拉剪过程中,铆钉从接头处脱出从而造成接头失效;而钢-铝铆接接头失效则发生在母材上。对模拟结果进行了试验验证,结果表明,有限元模拟结果与试验结果吻合良好。因此,综合考虑了材料接触形式和接头形状的有限元模型能够很好地预测该类接头拉剪过程的破坏模式和拉剪强度。

拉剪条件下节理岩体中锚杆的力学作用分析

在分析穿过节理的锚杆与岩体相互作用的机理后,采用线弹性断裂力学的方法,分析在拉剪综合作用下锚杆对裂纹尖端应力强度因子产生的贡献,并揭示了各种应力作用情况以及锚杆与节理面之间不同的夹角下锚杆的作用规律。计算分析结果表明,锚杆的作用使节理端部的应力强度因子发生转换,从而明显降低了对岩体破坏产生主要作用的应力强度因子。这是锚杆能够加固节理岩体的重要原因。

拉剪复合试验测试炸药晶体/粘结剂界面力学特性

为了研究高聚物粘结炸药(PBX)中炸药晶体/粘结剂界面的力学特性,设计了一种可实现0°、15°、30°、45°、60°、75°及90°共7个角度拉伸的拉剪复合加载夹具,实现了PBX界面单轴拉伸、纯剪切及拉剪复合作用的多状态加载。制备了用于拉剪复合试验的模拟界面,开展了拉剪复合试验测试炸药晶体/粘结剂界面力学特性的方法研究。结果表明,PBX界面的剪切破坏载荷为0.980 MPa,大于拉伸破坏载荷0.759 MPa,随着加载角度的增加,拉应力不断降低,剪应力不断增加,而复合应力随加载角度的增加线性增大。提出了一种椭圆模型用于描述PBX界面的强度相关性规律:σ~2/a^2+τ~2/b^2=1,该模型可以较好地描述PBX中炸药晶体/粘结剂界面的拉剪强度特性。

钢筋混凝土剪力墙拉剪承载力分析

完成了3组截面纵筋率分别为1.7%、2.5%和3%,剪跨比为1.5的13片钢筋混凝土剪力墙拉剪性能试验。试验结果表明,剪力墙的抗剪承载力随轴拉力的增加而减小,随截面纵筋率的提高而提高。在拉力和剪力共同作用下,因轴拉力的大小不同,剪力墙出现剪压破坏和滑移破坏两种破坏模式。根据试验结果绘制了破坏模式的分界线并推导了临界点计算公式,公式表明轴拉力越高、纵筋率越低的试件越容易发生滑移破坏。基于理论分析和以往的经验公式,在剪压破坏模式的抗剪承载力公式中增加了暗柱纵筋项。根据试验数据得出,剪压破坏模式下,抗剪承载力公式中的轴拉力和暗柱纵筋的影响系数分别为-0.2和0.04;滑移破坏模式下,轴拉力和截面纵筋影响系数分别为-0.6和0.6。

单角钢螺栓连接节点板拉剪性能研究

对某角钢塔典型节点进行足尺试验研究和有限元参数分析,考察单角钢连接节点板受拉剪时的工作性能和破坏模式.结果表明,单角钢连接节点板受拉剪时可能发生块状拉剪撕裂和受拉断裂两种破坏模式;垂直于受力方向的螺栓孔间距、顺受力方向的螺栓孔间距和节点板形状对单角钢连接节点板的极限承载力有显著的影响;偏心作用只会降低节点板的屈服破坏承载力,对其极限承载力影响甚小.通过可靠度分析,评价现有节点板设计方法用于单角钢连接节点板的适用性.