基于控制应变周期荷载试验预估沥青混凝土疲劳寿命

疲劳裂缝是路面破坏的一种,为路面受到长期、反复的荷载后,由内部产生的微小破坏开始,渐渐加深、延长,从沥青面层底部由下而上累积成为类似鳄鱼皮般的表面龟裂,进而影响路面的性能。研究的主要目的是探讨沥青混凝土的裂缝生成与疲劳寿命,采用级配类型为AC—20的某高速公路的现场钻芯试件,进行室内控制应变疲劳试验,应用劲度变化曲线的裂缝生成机制,与应力-应变回圈面积的消散能理论,推估沥青混凝土疲劳寿命与临界应变。结果表明,应用劲度变化曲线与消散能理论,所得的疲劳寿命都有一致性,故可判断其都可作为疲劳寿命的定义。其中以劲度变化曲线较为便捷,可以作为推估裂缝生成与疲劳寿命的参考方法。可作为沥青混凝土路面疲劳研究与设计的参考。

不同控制模式下316L不锈钢的高温疲劳变形行为及寿命预测

在550℃下对核电用316L不锈钢进行应变控制(应变幅在0.3%~1.2%)、应力控制(应力幅在230~300 MPa)低周疲劳试验和应变控制蠕变疲劳试验(3种波形,拉伸保载60,180,600 s,压缩保载60,180 s,拉压对称保载180 s),通过疲劳寿命、循环响应特征和应力-应变滞回曲线分析了不同控制模式下试验钢的疲劳变形行为;构建疲劳寿命预测模型,评估了Manson-Coffin-Basquin模型、SWT模型和能量法模型对不同控制模式下试验钢疲劳寿命的预测能力。结果表明:在不同控制模式的疲劳循环载荷下,316L不锈钢的循环应力响应均包括循环硬化、循环软化和失效断裂3个阶段;在低周疲劳试验中,疲劳寿命随应变幅或应力幅的增大而缩短;在蠕变疲劳试验中,疲劳寿命随拉伸保载时间的延长而缩短,随压缩保载时间的延长而增大,这与动态应变时效和蠕变对疲劳损伤的综合作用有关;在相同保载时间下,压缩保载下的疲劳寿命比拉伸保载下的短,这与不同加载方向引起的氧化层致裂机制有关。能量法模型对316L不锈钢在不同控制模式下的疲劳寿命预测精度最高,预测精度在1.5倍误差带以内,Manson-Coffin-Basquin模型的预测精度最低。

应变控制对形状记忆聚氨酯表面微纳结构的影响

目的探讨应变控制对形状记忆聚氨酯表面微纳结构的影响。方法将拉伸率为200%的聚氨酯薄膜,以夹具将两端固定的应变控制方式在32°C的空气中静置24 h;随后去除固定装置,让薄膜在41℃的空气环境中进行形状回复。计算薄膜形状回复率,采用原子力显微镜和扫描电镜观测和分析不同形态下(原始形状、应变控制后形状、回复后形状)聚氨酯薄膜表面微纳结构的变化与差异。结果应变控制降低了薄膜的形状回复率。原子力显微镜和扫描电镜观测结果显示:原始形状中聚氨酯分子链段中的硬段与软段发生相分离,硬段聚集形成无序的微区结构,并进一步组装成纳米纤维。拉伸引起微区结构沿拉伸方向有序排列,其结果是纳米纤维在拉伸薄膜表面沿拉伸方向延伸。应变控制对拉伸薄膜表面微纳结构无显著影响;经应变控制处理后薄膜表面微纳结构的排列仍处于有序状态,形状回复仅改变纳米纤维排列方向。结论应变控制可调节聚氨酯形状回复性能及表面微纳结构,研究结果对该材料在生物医学领域的应用具有重要参考价值。

应变控制下压实黄土的动三轴试验研究

在动应变控制条件下,对压实黄土进行了应力松弛特性研究,得出应力松弛随湿度、围压、激振频率和初始应变变化的关系。对压实黄土在动应变控制方式下的振陷进行了研究,结果表明:压实黄土的振陷时间很短,振陷量随围压、频率的增加而减小,随着湿度的增加而增加。在试验及理论推导基础上,提出了压实黄土在动应变控制下的动力流变试验模型。研究结论对实际工程中处理压实黄土的振陷,有一定的理论指导意义。

30Cr1Mo1V转子钢应变控制下的蠕变—疲劳交互作用研究

在540 ℃和565 ℃下进行了30Cr1Mo1V带有保持时间的总应变控制轴向高温低周疲劳试验,保持时间 10～60 s,应变幅为0.6%～1.2%,采用拉应对称梯形波.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.选取了几个常用的蠕变-疲劳寿命预测模型对试验数据进行分析,对各种预测模型的准确性进行了寿命预测因子和标准偏差分析.试验结果表明,随着控制应变幅的增加,第一、三阶段比例均呈增加趋势,第二阶段的比例呈现减小趋势;以应力下降比率作为参考变量,在整个寿命周期内,拉应力松弛与压应力松弛基本一致,应力下降比率基本相同.采用线性累计损伤法和应变范围划分法的准确度较高,而频率修正法和应变能划分法的准确度较差;给出了各种方法的寿命预测公式.

基于应变控制的沥青混合料疲劳寿命预测

在应变控制模式下对3种不同级配的沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验,对采用耗散能相对变化率的突变点(判据1)和劲度模量下降至初始劲度模量的50%(判据2)两种失效判据得到的沥青混合料疲劳寿命进行了对比,并针对两种失效判据构建了疲劳寿命预测模型.结果表明:混合料的初始劲度模量随应变水平及公称最大粒径的增大而减小;以判据1为失效判据时,同一沥青混合料在不同应变水平下破坏时的劲度模量基本相同,不同沥青混合料破坏时的劲度模量随公称最大粒径的增大而减小,获得的疲劳寿命比以判据2为失效判据获得的疲劳寿命长;沥青混合料的疲劳寿命随应变水平及公称最大粒径的增大而大幅减小;判据1对应的疲劳寿命预测模型准确性更高.

应变控制下水泥土动静力特性试验

为了研究循环荷载下水泥土的动静力特性,通过GDS振动三轴仪进行应变控制下的静力和逐级循环加载试验.静力试验表明:应变速率越大,水泥土强度越大,应变速率为5%时的峰值应力相对于being0.05%时提高了47.57%;掺入比决定水泥土应力-应变关系曲线的软化或硬化型式.通过逐级循环加载试验,进一步分析水泥土的应力-应变关系和动模量的发展规律,通过对双曲线模型的修正,建立描述水泥土应力-应变关系的经验模型.该模型共有3个参数,论述了各个参数的物理意义和确定方法,结果表明,本文模型简单实用,能够较好地反映水泥土的应力-应变关系.

应力、应变控制下压实黄土动力特性研究

基于动三轴试验研究了不同围压条件下,加载控制方式对压实黄土动应力应变关系的影响规律,对比了不同控制方式下压实黄土的动应力应变时程曲线的差异。研究表明:压实黄土的动应力应变关系符合双曲线模型;加载控制方式不会改变压实黄土骨干曲线的类型,但会显著影响拟合参数的大小。相同围压下,采用应变控制测定的初始动模量较小;随着围压的增大,应变控制下初始动模量随围压的增长速率反而越小,二者之间的差距越来越大。应力控制和应变控制加载过程中,动模量在某一振级下随着动循环次数的增加而逐渐衰减,且应力控制方式下衰减的幅度较大。对于土体结构受力较为敏感的原状土,使用应变控制加载方式可能会获得更为准确的试验结果。

预应力混凝土结构的应变控制分析

现在,越来越多的预应力混凝土箱梁桥在腹板处出现裂缝。然而这些裂缝,根据规范规定的在最不利荷载组合作用下是不应该出现的。针对这一现象,试图从应变超限的观点去解释,并对混凝土时变效应导致的应变扩大进行了分析。利用大型有限元软件ANSYS建立变高度混凝土箱梁模型,针对实际工程中竖向预应力容易损失的状况,分析了竖向预应力一定损失度状况下的箱梁腹板应力及应变状况。

改装应变控制式三轴仪在减载土体中的应用

针对基坑开挖卸荷的实际应力状态,改造了常规应变控制式三轴仪,设计了符合基坑开挖过程中侧向减载土体受力特点的三轴试验方法,通过对武汉地区饱和粉质粘土进行排水条件下侧向减载的普通三轴试验,获得土体应力应变、体应变轴向应变及轴向应变-水平向应变关系曲线。试验结果表明,改装后的应变控制式三轴仪可代替应力控制式三轴仪实现土体侧向卸荷应力路径的模拟。

应变控制方式下ZG270-500材料特性试验研究

以工程领域常用材料ZG270-500为研究对象,通过多组应变控制下的循环加载试验,分析了不同加载工况下的应力应变滞回曲线特征及响应应力幅值随循环次数的变化规律。试验结果表明,ZG270-500钢在单级应变循环载荷作用下表现出循环硬化特性和包申格效应;随着循环周次的增加,循环硬化速率最终趋于稳定的常值,且此常值与外加应变载荷幅值呈线性关系,正向加卸载分支比反载分支的包申格系数明显偏大,且都随应变幅值增大逐渐减小,即包申格效应减弱;多级应变循环加载时,前期较大的应变历史会提升后续小应变时的响应应力幅值。

空间结构的动应变控制

针对一类航天器外伸结构的结构振动问题 ,提出了一种动应变控制方法。并以一梁式外伸结构为例 ,建立了结构振动的应变动力学方程 ,以及以动应变为状态变量的闭环反馈应变控制状态方程。进行了应变控制的数值仿真。结果表明 ,方法是有效的 ,对于解决大型外伸结构的振动控制问题具有十分重要的实际意义和应用价值。

饱和砂土应力应变控制试验动力特性的比较

利用振动扭剪试验 ,在应力控制和应变控制加载条件下 ,对饱和砂土材料的残余孔压累积特性及剪应力剪应变骨干曲线随孔压变化的瞬态特性进行了试验研究 ,并利用提出的弹塑性动应力应变本构模型 ,对应力控制和应变控制试验的瞬时滞回曲线及应变路径长度进行了分析比较 。

应变控制的热机械疲劳行为的数值模拟

根据高温合金材料的力学性能 ,以弹粘塑性本构模型为基础 ,用数值模拟方法研究材料的热机械疲劳循环特性 .模型将应变分为弹性应变、温度应变和粘塑性应变三部分 ,认为材料在高温循环载荷下呈现明显的弹粘塑性特征 .根据虚位移原理建立轴对称体的弹粘塑性计算有限元格式 .对于循环机械载荷和循环温度载荷 ,程序中采用了增量法迭代求解 ,在非线性项中不仅考虑了机械载荷增量的影响 ,同时也考虑了温度增量的影响 .根据应变控制热机械疲劳的特点 ,发展了应变增量法的有限元计算方法 .通过数值模拟 ,得到材料在各种循环载荷下的应力 应变响应 .数值模拟较好地反映了粘塑性变形过程以及温度变化的效应 .所描述的不可逆系统在某一时刻的状态完全由当时的状态参数、内变量、承载时间及塑性应变累积量决定 .

钢筋混凝土桥涵设计中引入受拉钢筋极限应变控制的意义与方法

将受拉钢筋的极限应变控制设计引入钢筋混凝土桥涵设计中,对以受压区混凝土极限压应变控制设计的理论进行有益补充。提出钢筋的极限应变控制设计的方法,为现阶段钢筋混凝土桥涵设计提供参考。

Hill非二次屈服准则次数m值识别及应变控制研究

正确确定本构模型中的物性参数是金属成形过程准确分析和模拟的基础。以Hill非二次屈服准则为基础,应用人工神经网络(ANN)技术建立了材料在变形过程中不同应力状态下物性参数m值的识别方法,并在MTS试验机上进行了薄壁管拉扭试验,通过试验中各阶段的实际应变增量值与m值识别前后计算所得理论应变增量值的比较,验证了识别所得m值以及根据识别所得m值进行应变控制的正确性。

悬臂弯曲加载方式的应变控制方法研究

本文将COD位移规引进悬臂弯曲加载方式,从而替代传统的应变片实现裂纹前缘的应变控制。借助有限元数值模拟,研究了COD位移规装卡刀口的位置和形状对悬臂弯曲加载试样(GROSS试样)本身对称性的影响。结果表明:COD位移规装卡刀口开度越大,刀口造成的监控点应变非对称畸变越小;而装卡刀口宽度一定时,监控点应变对称性受到的扰动强度随COD位移规装卡刀口尖端角度的减小而降低。考虑到现有COD位移规量程及装卡的稳定性,最终选择实际试样中COD规装卡刀口宽度为10 mm,刀口尖端根部取15°。通过COD规进行应变控制试验时,其装卡刀口相对位移-监控点应变遵从线性关系,因此,这种悬臂弯曲加载方式应变控制方法的改进是合理可靠的,且控制稳定,操作简单。

模糊控制在电子拉力试验机等应变控制中的应用

本文简述了电子拉力试验机微机测控系统的构成、工作原理及功能。针对系统特点,对等应变控制采用了积分——模糊控制器策略。运行表明,本系统具有精度高,功能齐全,运行可靠等优点。

应变控制下舟山海相软土骨干曲线特性研究

通过GDS动三轴试验系统对舟山岱山岛海相软土进行应变控制加载条件下的动三轴试验,分析了不同应变幅值下,舟山海相软土滞回曲线的变化特征,对每级荷载运用多个滞回圈构造过骨干曲线的方法,基于实验数据分别采用Hard-Drnevich模型,修正Hard-Drnevich模型和Martin-Darvidenkov模型进行骨干曲线数值模拟,进而分析不同模型参数的敏感性,给出了不同围压下,不同模型参数的参考设计值。试验结果表明:hard-Drnevich模型不能反映舟山海相软土应变软化特性,拟合效果较差;修正hard-Drnevich模型和Martin-Darvidenkov模型均能很好的拟合实验数据;鉴于参数的敏感性,建议用修正hard-Drnevich模型研究舟山海相软土骨干曲线特性。

应变控制加载下砼本构关系的试验研究

本文采用应变控制加载方式对砼的应力应变全过程曲线进行试验研究，完成了砼试块在单轴拉伸、单轴压缩、双轴压缩及双轴拉压状态下的全过程曲线测试，克服了荷载控制方式下不能测取其下降段的缺陷。