含损伤共晶体复合陶瓷的损伤强度模型与应用

复合共晶体的断裂是开始于危险点的微观损伤的累积结果。其损伤特征与复合共晶体内纤维的分布形式有关。基于损伤余自由能表达式,定义纵向、横向和剪切三个损伤变量;根据含同向平行纤维复合共晶体的微观结构特性,确定损伤变量表达式,并计算损伤柔度张量。基于损伤柔度张量和复合共晶体的局部应力场,分析损伤应变场的分布规律并确定最大损伤应变;依据最大线应变理论,定义加载函数,建立含同向平行纤维复合共晶体的损伤强度模型。依据无损共晶基复合材料的强度预报公式,确定共晶体损伤时复相陶瓷的宏观断裂强度,并分析宏观断裂强度的尺度效应。结果表明,复合陶瓷的断裂强度随共晶体损伤程度的增加而降低,并且损伤变量越大,断裂强度的尺度效应范围越小。

冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析

为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强度均随应变率的增大而增大。根据岩石力学的强度理论和统计损伤理论,建立了煤的强度型统计损伤本构模型,给出了模型参数的确定方法,验证了模型的正确性。对比分析了元件型统计损伤本构模型和强度型统计损伤本构模型的优劣,分析确定了强度型统计损伤本构模型的准确性与合理性。研究结果表明:强度型统计损伤本构模型结构简单,引入参数少,物理意义清晰,能够有效地描述煤体冲击破坏过程中的动态力学性质;相较于元件型统计损伤本构模型,利用强度型统计损伤本构模型拟合的相关性系数更高,与试验结果保持了很好的一致性,具有更好的普适性。

多级载荷作用下剩余强度的估算

针对现有方法在估算多级载荷作用下的剩余强度时存在的不足,文中在Schaff提出的剩余强度模型的基础上提出等损伤比剩余强度模型,并用于多级载荷作用下剩余强度的估算,给出多级载荷作用下剩余强度的退化模型公式。此剩余强度退化模型计算公式把后期计算建立在前期剩余强度的基础上,适于递归计算。由于采用等损伤比模型,适用于任意级载荷作用或随机载荷作用下的剩余强度估算,因此适用范围更广。

聚丙烯纤维混凝土抗冻性能研究

为提高混凝土在冻融环境下的耐久性,研究0.9 kg/m^(3)聚丙烯纤维掺量下混凝土等级和冻融循环次数两种因素对混凝土抗压强度和质量损失的影响。将C40、C50素混凝土和同等级聚丙烯纤维混凝土进行50、100、150、200次冻融循环试验。使用origin软件进行试验数据分析,并对建立抗压强度损伤模型。结果表明:冻融0次时,添加聚丙烯纤维对C40、C50素混凝土的抗压强度分别提高了4.2%和3.8%,随着冻融次数达200次时,聚丙烯纤维的加入使混凝土抗压强度损失率减小了7.9%和5.5%,说明聚丙烯纤维混凝土抗冻性优于普通混凝土。在试验数据的基础上,理论分析了不同配合比聚丙烯纤维混凝土冻融循环后抗压强度损伤规律,建立了混凝土冻融破坏后的力学性能损伤规律模型。