冻融循环对季冻土区粉质黏土-混凝土界面剪切性能的影响

为探究季冻土区粉质黏土-混凝土界面剪切性能,进行了不同冻融循环次数、土体含水率和法向应力的粉质黏土-混凝土二元体冻融循环试验和直剪试验,探讨了界面抗剪强度、抗剪强度参数和抗剪强度损伤度的变化规律。结果表明:直剪试验得到的应力-应变曲线均发生应变硬化现象,可分为弹性变形阶段(剪切位移为0~3 mm)和弹塑性变形阶段(剪切位移为4~15 mm);冻融循环对界面抗剪强度有劣化作用,即通过对土体造成损伤,导致界面内摩擦角和黏聚力下降,从而降低界面抗剪强度;随着冻融循环次数增加,界面抗剪强度损伤度增加,当冻融循环进行0、4次,抗剪强度损伤迅速,冻融循环进行12~20次,抗剪强度损伤较缓,最大界面抗剪强度损伤度为25%;土体含水率的增加对抗剪强度有削弱作用,随着土体含水率的增加,界面内摩擦角降低,但黏聚力先增加后减小,当土体含水率为20.7%时,黏聚力达到最大值;法向应力的增加对抗剪强度有增强作用。

密实度对格栅-再生混凝土骨料界面剪切特性的影响

为探究相对密实度、颗粒级配及法向应力等因素对格栅-再生混凝土骨料界面剪切特性的影响,通过大型直剪仪对不同相对密实度的再生混凝土骨料进行单调直剪试验。结果表明:在不同相对密实度、颗粒级配、法向应力影响因素下,界面均呈现出峰值后剪切软化现象;相对密实度对界面剪切特性有显著影响,随着相对密实度的增大,界面抗剪强度、剪切模量、似黏聚力、内摩擦角及整体剪胀量均呈现增大趋势;随着不均匀系数的增大,界面峰值抗剪强度与残余抗剪强度均增大,剪胀现象明显;界面峰值抗剪强度随法向应力的增加近似线性增长,增加幅值、剪胀量随法向应力的增大呈现减小趋势。

循环荷载作用下粉质黏土-混凝土界面强度预测研究

基于3D扫描和打印技术,制作了与混凝土灌注桩相同的界面混凝土试件,并进行了一系列粉质黏土-混凝土界面循环剪切试验。通过粉质黏土-混凝土界面循环剪切试验,揭示不同循环周期、循环幅值条件下界面强度的衰减规律。通过对循环幅值和法向压力幂函数拟合,对循环稳定后-土界面强度衰减系数进行表征,并结合黏土-混凝土界面峰值强度模型,提出粉质黏土-混凝土界面强度衰减模型。结果表明:在15次循环后,部分循环的剪切位移-剪切应力曲线近似重合;当循环幅值逐渐增大,剪切阶段与卸载阶段应力-应变曲线均呈现线性趋势,每个循环圈内加载与卸载的斜率基本保持一致,类似“平行四边形”;不同工况的循环稳定后界面剪切峰值强度折减系数D_(τ)存在相同的变化趋势,可通过循环幅值A和法向应力σ的无量纲非线性回归分析,提出循环稳定后黏土-混凝土界面剪切峰值强度折减系数D_(τ)表征方法,其拟合度较高。

浅层膨胀土及其纤维改良土的剪切强度特性

与膨胀土工程灾害密切相关的浅层膨胀土受到的围压通常较低,其力学特性有别于高围压下的情形.通过三轴剪切试验比较高、低围压下膨胀土的剪切行为及剪切强度的非线性特征,探讨聚丙烯纤维改良浅层膨胀土的剪切特性及加固机理.结果表明,浅层膨胀土剪切强度具有明显的非线性,可用幂函数表征.随着土体中水的质量分数增大和围压减小,膨胀土剪切强度非线性更加明显.采用高围压下的抗剪强度参数试验结果会导致浅层饱和膨胀土的黏聚力被高估225.7%、内摩擦角被低估42.5%.掺入纤维后膨胀土的剪切强度明显提高,提升幅度与土体中的三维纤维网状结构的形成度有关.增大纤维长度可以有效降低剪切强度衰减率,继而消弱膨胀土的应变软化效应;过长的纤维在膨胀土内容易弯曲和扭折,会导致纤维-膨胀土界面作用随着土体变形而逐渐劣化.

湿干循环作用对冻土-复合土工布界面常法向应力剪切特性的影响试验研究

土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉质黏土-复合土工布在常法向应力条件下界面剪切特性开展试验研究,试验因素包括湿干循环次数、温度和法向应力。结果表明,常温条件下湿干循环对界面剪切强度有劣化作用,负温条件下界面剪切强度随湿干循环次数增大整体呈现增大趋势,经过一定循环次数后趋于稳定。湿干循环作用下界面黏聚力和内摩擦角的变化规律与界面剪切强度变化规律相对应,而界面黏聚力的变化是引起剪切强度变化的主要因素。通过对剪切强度的影响变量及其交互作用进行显著性分析,发现法向应力、冻结温度和湿干循环次数均对剪切强度有强显著影响,法向应力和温度的交互作用以及温度和湿干循环次数的交互作用也对剪切强度有显著影响。本文研究成果可为复合土工布在冻土工程中的应用提供参考。

Cu核微焊点液-固界面反应及剪切行为研究

相较于传统Sn基焊点,Cu核焊点具备更好的导热性、导电性及力学性能。为揭示尺寸效应对Cu核焊点界面反应及剪切强度的影响,制备了不同Sn镀层厚度的Cu核焊点(Cu@Ni-Sn/Cu)。观察回流不同时间后Cu核微焊点横截面微观组织,研究了Cu核微焊点在尺寸效应下的液-固界面反应。之后对Cu核微焊点进行剪切测试,结合断口形貌,分析断裂机理。界面反应结果表明:Cu@Ni-Sn/Cu焊点在250℃回流时,Sn/Ni界面生成Ni含量较高的针状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC,Sn/Cu界面生成Ni含量较低的层状(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC。剪切测试结果表明:随着Sn镀层厚度增加,Cu@Ni-Sn/Cu焊点的剪切强度先增大后减小。基于Sn镀层厚度对界面(Cu,Ni)_(6)Sn_(5)IMC层体积的直接影响,Sn层厚度的增加提升了焊点剪切强度。然而Cu@Ni-Sn(60μm)/Cu焊点中Cu核位置的偏移,造成剪切强度略有降低。

界面密排六方固溶体提高Au-Ge/Cu焊点的剪切强度

系统研究界面产物形貌、化学成分、力学性能及其对Au−Ge/Cu焊点剪切强度的影响。结果表明,在400℃下钎焊5~60 min后,焊点界面生成密排六方结构固溶体相(HCP)。该HCP相成分为78%~46%Cu,9%~42%Au和~12%Ge(摩尔分数),杨氏模量为105~112 GPa,硬度为4.3~4.7 GPa。钎焊5 min焊点的剪切强度为57 MPa,但钎焊60 min后焊点的剪切强度上升至68 MPa。焊点强度的提高可归因于塑性HCP相的生成及其对脆性(Ge)相的消耗。这说明生成塑性HCP界面产物是一种能有效提高钎焊焊点剪切强度的方法。

碳化复合桩内外芯界面剪切特性试验研究

为了探究碳化复合桩内外芯界面的剪切特性,采用直剪试验研究不同法向应力条件下碳化黏土-透水混凝土界面的摩擦特性,得到不同参数对界面剪切特性的影响规律,并建立了基于无侧限抗压强度的界面剪切强度预测模型.结果表明:界面剪切强度、黏聚力、内摩擦角和界面摩擦角等指标先随碳化时间、氧化镁掺量和初始含水率的增加而增大,随后减小或趋于平稳;碳化黏土-透水混凝土界面剪切强度最高达399 kPa;界面剪切应力-剪切位移曲线有双曲线型和软化型2种类型,同时界面剪切强度与无侧限抗压强度呈线性关系,界面剪切强度约为碳化黏土无侧抗压强度的0.17~0.30倍.

细编穿刺C/C复合材料不同层次界面剪切强度的测试分析

利用原位测试系统得到细编穿剌 C/ C复合材料纤维 /基体及纤维束 /基体两种不同层次界面的顶出实验数据 ,然后利用界面弹簧模型对纤维及纤维束的顶出实验过程进行有限元法计算机模拟 ,编制了分析程序 。

基体激光淬火对镀铬层界面剪切强度的影响

针对激光淬火基体后再镀铬复合工艺提高镀铬身管寿命的实际工程问题,采用多裂纹拉伸技术证明该复合镀铬工艺可以提高界面剪切强度,并从材料学角度给予解释。离子冲击技术对界面强度的定性分析表明:激光淬火基体在消除铬层和基体之间过渡层的同时也提高了界面附近材料的强度。化学腐蚀去基体法研究表明,铬层界面材料强度的提高是晶粒细化的结果。因此得出激光淬火基体提高镀铬层界面剪切强度的原因是激光淬火消除了铬层和基体之间的过渡层和增强了界面附近材料的硬度和强度。

纳米TiO_2涂覆法改善PBO纤维/环氧树脂界面剪切强度

采用溶胶凝胶涂覆法对PBO纤维进行表面改性,以提高PBO纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度(IτFSS)。将PBO纤维用纳米二氧化钛溶胶进行涂覆处理,然后经过热处理,在纤维表面形成纳米粒子,增加纤维表面粗糙度,从而提高纤维与环氧树脂之间的IτFSS。通过对不同的涂覆处理条件进行了研究,并提出了纳米粒子对提高IτFSS的"楔子"效应机理。研究发现,当纳米二氧化钛溶胶中浸渍时间为3 min,热处理时间为4 min时,PBO纤维与环氧树脂基体的IτFSS最大,其IτFSS可提高56.4%。

土-格栅界面强度参数和剪切刚度试验研究

以4种不同土工格栅和2种不同填料为试验材料,完成了不同填料初始状态(含水率、干密度)和不同剪切速率的筋-土界面特性直剪试验,详细分析了不同工况对界面强度参数和剪切刚度的影响。结果表明:①填料压实度的增大和剪切速率的增大会分别引起格栅-砂砾石界面抗剪强度参数的增大;②格栅-砂砾石界面的抗剪强度参数和剪切刚度明显都大于格栅-黏土界面;③格栅-黏土界面似黏聚力和内摩擦角随着填料含水率的增大而显著降低,而且格栅-黏土界面强度参数对含水率比黏土本身更为敏感;④现行规范中对格栅-土界面摩擦因数比的推荐值为0.8是合适的,但是总结文献发现,拉拔试验所得到的筋-土界面强度参数都远小于直剪试验;⑤法向压力的增加、填料压实度的增加、黏土填料含水率的减小以及剪切速率的减小都会使筋土界面剪切刚度明显增大;⑥在采用的4种格栅中,纵肋较短的单向格栅-砂砾石界面的剪切刚度最大,其余3种格栅的筋土界面剪切刚度比较接近。

AuSn20/Ni焊点的界面反应及剪切强度

采用回流焊技术制备AuSn20/Ni焊点,通过扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDX)研究AuSn20/Ni焊点界面反应特征,探讨退火温度和时间对AuSn20/Ni焊点显微组织和剪切强度的影响。结果表明:AuSn20/Ni焊点在300℃钎焊90 s后,焊料内部产生ζ′-Au5Sn+δ-AuSn共晶组织和棒状(Ni,Au)3Sn2相。焊点在150℃退火时,界面反应速度较慢,金属间化合物(IMC)层厚度随着退火时间延长而缓慢增大;焊点的剪切强度随退火时间延长有较小幅度下降。在200℃退火时,AuSn20/Ni的界面反应速度较快,焊料/Ni界面形成(Au,Ni)Sn+(Ni,Au)3Sn2复合IMC层。焊点的剪切强度随退火时间延长呈较大幅度下降。从焊点力学可靠性方面考虑,AuSn20/Ni焊点不宜在200℃及以上温度长时间服役。

海积软黏土的强度特性与桩土界面剪切速率效应

针对中等结构性的海积软黏土,开展了剪切速率影响下原状土的三轴CU试验与软黏土–钢管桩环剪试验,分析了其抗剪强度与桩土界面特性的演化规律,并对桩周土剪切后再固结的界面性状进行了模拟试验。结果表明,该土样的抗剪强度与内摩擦角均随剪切速率的增大而单调增大,而黏聚力则相反;发现在不排水条件下,桩土接触界面的峰值强度与摩擦角随着剪切速率的增大也随之增大,应变软化现象更加明显,但相应的残余强度与摩擦角变化甚微;桩周软黏土历经剪切大变形重新固结后,桩土界面的强度性状呈现出峰值强度降低与残余强度增大的特征。

单纤维拔出试验表征硼纤维/环氧界面剪切强度研究

设计了一种单根硼纤维拔出试样制备方法,并测试了不同树脂基体的硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度;研究了单根硼纤维拔出界面破坏过程.结果表明:单根硼纤维拔出过程中,首先在纤维包埋起始部位和包埋端部产生裂纹,最后包埋中间部位的树脂基体破坏.摩擦力承担着较大的纤维拔出载荷;加入15%的液体丁腈橡胶硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度为33.69 MPa.

剪切速率和材料特性对筋-土界面抗剪强度的影响

土工合成材料与填料之间的界面强度参数是加筋-土工程设计的关键技术指标,筋-土界面的直剪试验和拉拔试验在界面剪切特性试验研究中应用最为广泛。利用土工格栅、土工织物与砂土的直剪试验和拉拔试验,研究了剪切速率和筋材性质对筋-土界面强度的影响。研究结果表明,当剪切速率不超过一定界限(如7.0mm/min)时,其对直剪试验结果的影响可以忽略;筋-土界面强度受加筋材料及砂土特性的影响,双向聚丙烯土工格栅和土工织物与砂土之间的内摩擦角与纯砂接近,界面强度较高,而玻纤格栅因其延伸率低和网格尺寸较小,与砂土的界面强度比较低。

PP/GF复合材料横晶结构对界面剪切强度的影响

利用单纤维断裂实验方法 ,测试了聚丙烯 (PP) /玻璃纤维 (GF)单纤维复合材料的界面剪切强度 ,研究了 PP/GF单纤维复合材料体系中 ,横晶结构对界面剪切强度的影响。结果表明 ,随着横晶结构的完善 ,界面剪切强度下降 ,当结晶时间较长时 (如长于 10 m in) ,存在横晶结构试样的界面剪切强度下降的幅度大于不存在横晶结构的试样 。

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面结合的研究 1. 界面剪切强度

利用单丝临界断裂长度法研究了玻璃纤维（ＧＦ）与聚丙烯（ＰＰ）的界面结合，发现在纤维与基体均未作任何处理以前，ＰＰ与ＧＦ的界面剪切强度（ＩＳＳ）只有２．７５ＭＰａ。在ＧＦ经偶联剂处理情况下，若在ＰＰ中加入０．３％不饱和芳香酰亚胺，ＩＳＳ增至４．４２ＭＰａ提高６０％。酸酐改性ＰＰ的使用，可使ＩＳＳ达９．２０ＭＰａ，提高２３３．９％。这一方法不仅可以准确判断ＰＰ与ＧＦ界面结合的优劣。

不锈钢/Al固液轧制复合板材界面剪切强度与界面结构

测定了不锈钢／Ａｌ固液轧制复合板材界面剪切强度。应用扫描电镜、Ｘ射线衍射仪对不锈钢／Ａｌ固液轧制复合板材界面和剪切断面的形态、结构、成分等进行了观察和分析。界面层由明显不同的二层组成，即接近钢的明显过渡层和接近Ａｌ的沿晶界富Ｆｅ相的析出层。界面结合牢固，强度高。剪切断面大多发生在Ａｌ处，否则发生在界面层和用／Ａｌ原始界面处。钢板经助焊剂浸镀后，界面结合强度高于末浸镀的。Ｘ射线衍射确定界面层中的金属间化合物为Ｆｅ４Ａｌ(１３)相及其它可能的Ａｌ－Ｆｅ相。对界面层的生成进行了初步分析。

工艺参数对楔横轧42CrMo/Q235复合材料层合轴界面剪切强度的影响

对楔横轧42CrMo/Q235层合轴进行轧制实验和界面剪切强度试验,研究成形角α、展宽角β、断面收缩率Ψ、轧制温度T、基材直径d等工艺参数对界面剪切强度的影响规律.结果表明:对楔横轧层合轴界面剪切强度的影响主次为:断面收缩率Ψ、轧制温度T、基材直径d、展宽角β、成形角α.层合轴界面剪切强度随着断面收缩率Ψ、轧制温度T和基材直径d的增大而增大,但过高的轧制温度与过大的基材直径将减小界面剪切强度;随着展宽角β和成形角α的增大而减小.研究结果对楔横轧层合轴模具优化设计和增强界面结合性能提供了依据.