加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

为探究加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响,开展16根RC梁(质量损失率0%~8.7%)在不同加载速率(0.5~300 mm/min)下的粘结性能测试,据此提出考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式,并开展锈蚀钢筋混凝土梁粘结力学行为的数值模拟,分析高加载速率(30~30000 mm/min,应变率10^(-4)~10^(-1)s^(-1))下锈蚀梁的粘结滑移力学行为。研究表明:(1)加载速率对锈蚀钢筋混凝土梁式试件的粘结应力-滑移曲线形状以及粘结强度与残余粘结强度的比值影响不大;(2)随着加载速率的增加,锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度和残余粘结强度显著增加,粘结区应力峰值显著增加并逐渐向加载端靠近;(3)本工作提出的考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式在0.5~30000 mm/min的加载速率范围内有很好的适用性。

不同围压及加载速率下的塑性混凝土动力特性研究

为研究塑性混凝土在三向应力状态下的动力特性与破坏规律,设计符合工程实践的配合比方案,借助动三轴试验仪开展了其在不同围压和不同加载速率条件下的强度、应力及应变规律研究。最后依据试验成果建立了基于Bresler-Pister三参数的强度准则。结果表明:塑性混凝土抗压强度与加载速率呈近线性正相关,材料抗压强度小于5.0MPa时对低加载速率更敏感,抗压强度大于5.0MPa时对高加载速率更敏感;不同加载速率下材料应力-应变规律基本一致,当应变达到1.47%~1.90%后其应力出现峰值,随后大幅度降低;不同围压条件下塑性混凝土抗压强度随围压的增加同样呈线性增长趋势,随着围压的提高,塑性混凝土峰值应力维持时间越长,材料抗裂性能越好;基于Bresler-Pister的强度准则公式其计算剪应力与三轴实测误差在1.61%~4.35%之间,基本反映了材料的变形破坏规律。

不同加载速率下冻融砂岩的动态劈裂特性

为研究加载速率和冻融循环对砂岩动态劈裂特性的影响,对冻融0,25,50,75,100次的砂岩进行了静态和不同加载速率的动态劈裂试验,分析了冻融砂岩的静动态抗拉强度及冲击荷载作用下耗散能变化规律.研究结果表明:冻融砂岩的静动态抗拉强度、纵波波速、质量损失率均随冻融次数增加而劣化.随冻融次数、加载速率增加,动强度增加因子(DIF)不断增大,且砂岩冻融损伤越大,DIF随加载速率增加越明显.建立的基于冻融损伤和加载速率的动态抗拉强度预测模型可以很好地反映砂岩的强度变化.砂岩的冻融损伤越大,动态抗拉强度随加载速率的变化速率越快;冲击荷载作用下的耗散能随冻融次数增加而减小,随加载速率增加而增大.

不同加载速率及应力路径对饱和红黏土的力学响应

利用ABAQUS有限元软件,建立轴对称模型,分析赣南地区的红黏土在不同加载速率及应力路径下的力学响应,并验证数值模型的可行性。结果表明:不同应力路径下红黏土的应力-应变关系曲线、孔压-应变关系曲线变化特征不同,同一应力路径下加载速率的大小不影响整体发展趋势,但决定峰值大小;红黏土对侧向卸荷的敏感性高于轴向加载,高加载速率的敏感性大于低加载速率;三种应力路径下的孔压-加载速率关系曲线,均可用对数函数关系描述。

卸载速率对卸载诱发注浆加固节理岩体滑移行为影响的试验研究

为研究卸载速率对水泥注浆加固节理花岗岩卸载诱发滑移行为的影响,利用TATW-2000岩石三轴试验系统对接近临界应力状态下的注浆加固节理花岗岩进行了恒轴压分级卸围压的诱发滑移试验,卸载速率分别为0.1、0.5、1、5、10 MPa/min。研究表明:(1)在剪切滑移过程中,岩-浆黏结界面会相互磨损,花岗岩会在水泥断面表面留下大量微划痕。随着卸载速率升高,节理粗糙度系数(joint roughness coefficient,JRC)值分别为17.52、16.25、15.65、12.82、10.72,这表明卸载速率越大,水泥断面表面的微划痕越小。(2)各围压卸载期内的平均剪切滑移速率随卸载速率变化关系符合幂函数关系,平均剪切滑移速率随卸载速率的升高而升高,但升高速率逐渐减小。在应力-应变滞后效应的影响下,各围压保持期内的平均剪切滑移速率也随卸载速率的增加而增加。卸载速率为0.5、1、5、10 MPa/min时,围压保持期的平均剪切滑移速率远小于围压卸载期的平均剪切滑移速率;卸载速率为0.1 MPa/min时,围压卸载期和围压保持期的平均剪切滑移速率相对差距较小。(3)动态滑移的平均剪切滑移速率比蠕变滑移的平均剪切滑移速率高一个数量级。蠕变滑移和动态滑移的平均剪切滑移速率随卸载速率的升高而升高,持续时间随卸载速率的升高而减小。(4)卸载速率小于1 MPa/min时,试样发生失稳滑移时对应的围压与卸载速率呈正相关,卸载速率大于1 MPa/min时呈负相关。

不同加载速率下青砂岩破裂演化规律及能量利用效率分析

【目的】研究不同加载速率下岩石破裂演化规律及能量利用效率是岩石破碎加工领域亟待解决的问题。【方法】基于室内试验进行青砂岩细观参数标定,建立青砂岩宏-细观力学响应关系,采用颗粒流程序,研究不同加载速率下青砂岩应力-应变曲线与应力链分布特征,从破裂特征与裂纹特点方面分析青砂岩的破裂演化规律,并分析青砂岩破裂过程中的能量利用效率。【结果和结论】结果表明:(1)青砂岩在破裂过程中,应力-应变曲线表现为峰前线弹性、峰前塑性变形和峰后逐步失稳阶段,拉力链导致青砂岩裂纹扩展,最终破裂是压力和拉力链相互作用的结果。(2)不同加载速率下,青砂岩破裂可分为剪切破裂、贯穿破裂及混合多级破裂阶段,剪切与贯穿破裂阶段是剪切力起主要作用,而混合多级破裂是拉伸力主导的破裂模式。拉伸裂纹在破裂过程中起主导作用,生成速率明显高于剪切裂纹,总裂纹生成速率达2 400.81 m/s。(3)青砂岩断裂能的演化可分为缓慢增加、急剧增大与趋于稳定阶段,在加载速率为0.05 m/s时,最大能量利用效率为0.088%。研究结果不仅从细观层面对岩石破裂演化规律及能量利用效率进行了初步探索,也可为岩石破碎过程中工艺参数的合理选择提供指导。

加载速率对不规则钼矿石破坏特性的影响研究

加载速率是影响矿石破碎特性的关键因素之一。为探究加载速率对不规则钼矿石破坏特性的影响,开展了不规则钼矿石在不同加载速率下的单轴压缩实验,系统研究了加载速率对钼矿石的破坏形态、载荷峰值、位移变化、断裂能、破碎强度及Weibull分布模型的影响。实验结果表明:随着加载速率增大,不规则钼矿石破坏程度愈剧烈,其载荷峰值呈现增大趋势,且在高加载速率下增加幅度更为显著,峰值位移(峰值强度对应位移)逐步减小;断裂能在低加载速率(0.1 mm/min和0.5 mm/min)时变化不显著,高加载速率(10 mm/min)时断裂能增加幅度较为显著;随着加载速率增加,不规则钼矿石的破碎强度表现为先急剧增大、后缓慢增加的变化趋势,近似满足幂函数关系;两参数Weibull分布模型可以较好地描述不规则钼矿石破碎强度分布,其中Weibull分布模量m为常数,与加载速率无关,特征强度σ0随着加载速率的增大呈现增大趋势。本论文研究结果进一步丰富和扩展了不规则矿石破碎的理论与方法。

加载速率对CFRP加固混凝土梁断裂特性影响研究

采用CFRP加固带裂缝混凝土梁,能明显提高构件的承载力和刚度,减小结构变形并延缓裂缝的扩展。由于混凝土材料本身和CFRP-混凝土界面的率敏感性,在动态加载速率下CFRP加固梁的断裂性能与准静态荷载下有着明显不同。为研究CFRP加固混凝土梁的动态力学性能,通过不同加载速率下三点弯曲梁断裂试验,对比分析了0.000 5、0.1、1、10 mm/s加载速率下CFRP加固预裂混凝土梁的断裂性能。结果表明:CFRP在混凝土梁裂缝扩展过程中承担着很强的阻裂作用和增强效果,与未加固混凝土梁相比,CFRP加固混凝土梁的极限荷载得到显著提高;随加载速率提高,混凝土梁固有的阻裂性能和断裂过程区骨料黏聚力的阻裂作用提高,混凝土梁断裂面骨料被拉断的数量增多,裂缝扩展路径更趋向平直;最后计算得到不同加载速率下CFRP加固混凝土梁裂缝扩展阻力曲线,分析了不同加载速率下CFRP加固混凝土梁裂缝扩展阻力曲线的变化规律。

加载速率对碳纤维布被动约束煤能量演化的影响

为探究加载速率对碳纤维(CFRP)布被动约束煤能量演化特征的影响规律,利用SAM-2000型电液伺服岩石力学试验系统,开展了不同加载速率下CFRP被动约束煤样单轴压缩试验。研究结果表明:CFRP被动约束煤样总能量随轴变形增加呈以“下凹状”渐增至某平稳斜率,单层工况下平稳斜率均小于双层的,且前者斜率增速大于后者的,但最大加载速率下其平稳斜率为断崖式骤增;峰值点总能量及其增长比均随CFRP层数的增加而增大,且CFRP层数对煤峰值点总能量及其增长比影响的显著性明显优于加载速率的,获得了不同速率下峰值点总能量增长比的函数演化规律,并建立了兼顾考虑加载速率与CFRP层数的响应曲面;当加载速率最小(大)时,峰值点耗散能率增长比均随CFRP层数增加而减小,且最大加载速率下其值约为加载速率最小时的6.03~8.87倍,在速度1.67×10^(-3)~1.67×10^(-2)mm/s内,峰值点耗散能率及其增长比均随层数增加而增大,获得了不同加载速率下峰值点耗散能率增长比的函数演化规律,并建立了兼顾考虑速率与CFRP层数的响应曲面;被动约束煤样弹性能耗比随轴变形增加呈现先快速陡降过渡为缓降至稳态拐点后又从缓增过渡为快速陡增的特点,呈“鱼钩”状,在峰值附近的弹性能耗比出现连续形似阶梯状突变,表明裂隙在快速发育。

分子阻尼器张力探针在细胞-整合素加载速率研究中的应用

目的整合素作为细胞表面的一种重要受体,其与细胞外基质的相互作用对细胞的黏附、迁移、增殖等生理过程至关重要。然而,目前对整合素在这些过程中的动态行为和力学特性的认识仍然有限。本文将介绍一种基于分子阻尼器的DNA张力探针,通过该探针能够估测细胞-整合素在细胞外基质上的加载速率。方法制备了含有一种分子阻尼器FL蛋白的DNA张力探针。使用该探针,通过荧光显微镜采集细胞二维平面的荧光信号,得到了3T3L1细胞和鱼鳞表皮细胞的力学图谱。并且,估算了不同细胞作用下,细胞-整合素的加载速率。结果带有和不带有FL的DNA张力探针对3T3L1细胞都能产生明显的信号响应,而对于具有较快爬行速度的鱼鳞表皮细胞时,不带有FL的探针信号明显,而带有FL的探针信号显著降低。结果表明,FL在整个探针中呈现了类似分子阻尼器的作用。将两种细胞的荧光亮度数据进行定量分析,并结合已报道的DNA和FL单分子力学文献结果,计算出细胞-整合素的加载速率也存在变化,加载速率从3T3L1细胞的约1800p N/s变成了鱼鳞表皮细胞的约2310p N/s。结论制备了一种带有分子阻尼器的DNA张力探针。使用该探针,开展了对不同细胞力学图谱的研究,并且估算出了不同细胞作用下,细胞-整合素的加载速率的变化情况。

不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能

钢筋与橡胶混凝土之间良好的粘结性能,是橡胶混凝土工程应用的基础。为研究不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能,对钢筋橡胶混凝土试件进行不同加载速率(0.01~1 mm/s)下的中心拉拔试验,分析加载速率、橡胶替换率及钢筋直径对钢筋与橡胶混凝土粘结性能与破坏状态的影响。试验结果表明,钢筋直径对拉拔试件的破坏方式影响显著,钢筋直径18 mm的试件发生劈裂破坏,钢筋直径14 mm的试件发生钢筋拔出破坏。此外,加载速率对粘结滑移曲线中的关键参数值也有显著影响。通过理论分析提出了不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土粘结滑移关系计算模型,模型评估结果表明新建立模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以用于预测不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土之间的粘结滑移关系。

细粒土体及加载速率对土石混合体力学行为的影响

土石混合体在工程中广泛应用于填筑和路基等领域,其力学行为对工程结构的稳定性和安全性具有重要影响。文章通过对含石量相似但细粒土为非黏性和黏性2种不同材料的试样,采用室内三轴试验开展相关研究,研究细粒土特性及试验加载速率对土石混合体力学行为的影响。结果表明:(1)在排水条件下,细粒土体为非黏性的试样展现出较高的强度特征,而在不排水条件下,细粒土体为黏性的试样则表现出更高的强度,这一发现凸显了细粒土特性在不同排水条件下对土石混合体强度的重要影响;(2)加载速率变化对土石混合体力学行为的显著影响,较快的加载速率导致内部块石颗粒更剧烈的运动、旋转和更频繁的破坏,从而影响了土石混合体的宏观力学特性。研究成果可为土石混合体工程的设计和施工提供参考。

不同加载速率下粉砂岩受载破坏过程红外辐射能量变化规律试验研究

为研究加载速率对粉砂岩受载破坏过程红外辐射能量的影响,定量分析粉砂岩加载过程红外辐射能量变化规律;开展了不同加载速率下粉砂岩单轴压缩红外辐射实验。研究结果表明:峰值应力随加载速率的增加而减小,不同加载速率下,差值模式下红外辐射温度最大值ΔT_(max)与应力变化具有较好的对应性,更能反映试样的破坏情况,ΔT_(max)的最高温差突增范围为1.0~1.7℃;主破裂时,累计红外辐射能增量ΔQ随时间变化呈缓慢增长趋势,破裂时对应的累计红外辐射能增量随加载速率的增大逐渐减小;ΔQ与机械功之间呈幂函数关系,随着机械功的增加,累计红外辐射能量增量呈现出先增大后缓慢增长趋势;不同加载速率下试样损伤红外前兆比的范围为0.02~0.285,且随加载速率逐渐减小。

不同加载速率下蒸养混凝土单轴压缩声发射特性研究

为研究加载速率对蒸养混凝土受压破坏过程中声发射特性的影响,针对蒸养混凝土试件开展3种加载速率工况单轴压缩试验,并利用声发射技术对试验全过程进行动态监测,分析了不同加载速率下蒸养混凝土内部声发射特征参数的变化特征。结果表明:不同加载速率下蒸养混凝土受压破坏过程的声发射振铃计数变化呈现接触期、平静期、陡增期的三阶段变化规律,随加载速率增加,振铃计数率和能量计数率峰值逐渐增大,累计振铃计数和累计能量计数逐渐减小。低加载速率下,声发射幅度分布较为稀疏,内部损伤信号多而分散;高加载速率下,声发射幅度分布较为密集,内部损伤信号少而集中。声发射Ib值随加载进程呈现上升、波动和下降的演化过程,随加载速率的增加,混凝土试件破裂模式由剪切破坏向拉伸破坏的趋势演变。

循环加卸载下岩石力学性能的加载速率效应研究

矿山开采过程中存在岩石受周期性扰动影响,对岩石的力学性质产生显著影响。为了解不同循环加卸载方式下岩石的加载速率效应,对矽卡岩试样进行不同加载速率的恒下限循环加卸载和变下限循环加卸载试验,对比分析了不同加载速率两种循环加卸载方式下试样的变形特征、能量演化规律以及破坏特性。结果表明:试样的峰值强度和残余变形具有不同加速率效应,但其峰值强度相比于常规单轴压缩试验均有提升;随加载速率增大,试样各阶段的输入能、弹性能和耗散能均呈增长趋势,但表现形式有所差异;试样的破坏方式及形态均表现出加速率效应,随着加载速率的增大其破坏程度加剧。

不同加载速率下煤体表面变形特性及能量演化特征研究

通过数字散斑技术(digital image correlation,DIC)研究了不同加载速率下煤体表面应变场演化特征,分析了加载速率对表面变形场演化过程、变形局部化特征及表面变形能密度的影响规律。研究结果表明:加载速率越高,煤体最终破坏形态越充分,煤体破坏模式也由剪切破坏过度为张性破坏;不同量级的加载速率影响了煤体的变形局部化时刻,加载速率越高,煤体变形局部化启动时间所占整体破坏时间的比重越大;加载速率越高,变形局部化前变形能密度增长趋势越明显,表面变形局部化区域能量积聚越多,变形局部化启动时刻应力越大。

不同加载速率下煤体强度与破碎特征实验研究

通过AG-Ⅰ250 kN万能实验机对滇东矿区煤体试件进行单轴压缩实验,探讨了突出危险煤体在不同荷载速率环境下的强度特性与破碎特征。结果表明:煤体应力—应变曲线经历线弹性、塑性、峰后破坏3个阶段,弹性特征随加载速率的增加愈发明显;随着加载速率的增加,煤体峰值应变增大,弹性模量与加载速率呈线性关系;煤体在单轴压缩条件下的破坏形式多表现为脆性破坏,随着加载速率的增加,破碎煤样的折算直径减小,新增表面积增大,整体破碎程度随加载速率的增加而增大,与宏观煤体破坏剧烈程度吻合;不同加载速率下煤体强度特征符合Coulomb准则,峰值强度与达到破坏时间与加载速率呈线性关系。

不同加载速率下煤单轴抗压强度测试与冲击倾向性影响分析

针对冲击倾向性测试中煤样单轴抗压强度数据随加载速率变化和离散性问题,以内蒙古鄂托克前旗长城六号煤矿3号煤为研究背景,通过设置0.50、0.75、1.00 MPa/s三种不同加载速率进行煤样标准件的分组测试。测试结果表明,3种不同加载速率测试得到煤的单轴抗压强度测试值均存在离散性;加载速率与单轴抗压强度测试值无明显线性关系;在舍去每组离散性较大的最大值和最小值后,再次计算在不同加载速率条件下煤单轴抗压强度的平均值和标准差,可以得到离散性相对较小的测试值;煤样单轴抗压强度测试值与加载速率无明显比例关系,加载速率的变化可导致同煤层冲击倾向性等级的变化。

考虑加载速率影响的结构性软黏土统一硬化模型

为反映结构性软黏土受力变形过程中受加载速率的影响,借鉴统一硬化模型(unified hardening model,简称UH模型)对时间效应的考虑方法,在结构性土UH模型屈服函数中引入折算时间t,将其发展为考虑加载速率影响的结构性软黏土UH模型。在折算时间项中,将原结构性土UH模型内变量R变换为内变量Rt,以使其适用于计算时间所导致的结构性土应变。所建立的考虑加载速率影响的结构性软黏土UH模型共包含8个参数,均可通过常规试验确定。模型预测与试验数据对照表明,该模型可合理地反映加载速率影响下的结构性土应力-应变特性。

加载速率效应下恒温花岗岩损伤破坏规律研究

为研究恒温花岗岩的加载速率效应,以60℃恒温花岗岩试样为实验对象,开展不同加载速率下花岗岩单轴压缩试验并采用声发射技术实时监测并进行数值模拟计算,分析试样的力学特性和破坏演化规律。结果表明:随加载速率增加,花岗岩弹性模量先减小后增大,泊松比先增大后减小;0.005 mm/s加载速率下试件声发射信号曲线平滑、增长缓慢,0.01 mm/s、0.015 mm/s加载速率下声发射信号曲线曲率急剧增加,而0.02 mm/s加载速率下声发射信号断崖式上升;不同加载速率下的张拉裂纹散点分布靠近AF轴,剪切裂纹散点分布均远离AF轴,张拉裂纹散点远多于剪切裂纹;声发射RA-AF演化特征分析和数值模拟分析都很好地印证了花岗岩低加载速率下的破坏形式是以张拉为主的张拉-剪切混合破坏,高加载速率下的破坏形式主要为张拉破坏,这与试验结果高度吻合。