A New Modification to Shear Lag Model as Applied to Stiffness and Yield Strength of Short Fiber Reinforced Metal Matrix Composites

A new modification for the shear lag model is given and the expressions for the stiffness and yield Strength of short fiber metal matri×composite are derived. These expressions are then compared with our experimental data in a SiCw/Al-Li T6 composite and the published experimental data on different SiCw/Al T6 composites and also compared with the previous shear lag models and the other theoretical models.

不同植物对黄土边坡产流产沙与抗剪强度的影响

[目的]探讨不同草本植物对黄土边坡产流产沙与抗剪强度特征的影响,为进一步开展高寒干旱和半干旱地区,有效防治因降雨诱发水土流失、浅层滑坡等地质灾害,提供理论依据和实际指导。[方法]在西宁盆地长岭沟流域自建试验区,选取垂穗披碱草(Elymus nutans)、老芒麦(Elymus sibiricus)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum)3种优势草本植物为试验供试种,开展原位人工模拟降雨试验与室内直剪试验,分析了模拟降雨条件下6种不同类型植物边坡坡面产流产沙及根—土复合体抗剪强度特征。[结果]在模拟降雨条件下,草本植物能显著抑制坡面产流产沙,阶梯形边坡相对直形边坡能显著降低坡面产流产沙,且随着草本生长期增加坡面产流产沙显著降低,生长期为2 a的种植垂穂披碱草阶梯形边坡坡面累积产沙量较垂穂披碱草直形边坡降幅为79.68%,生长期为1 a的种植垂穂披碱草阶梯形边坡平均产沙率较阶梯形未种植裸坡降低幅度最大为86.27%,表明种植垂穂披碱草阶梯形边坡有效抑制坡面的产流能力相对显著;进一步研究表明,降雨使边坡土体平均含水率增大,导致边坡浅层土体黏聚力降低;与直形边坡相比较,模拟降雨后阶梯形边坡黏聚力c值降低幅度较小,其中种植垂穂披碱草阶梯形边坡较降雨前降低幅度为19.25%,表明垂穂披碱草阶梯形边坡其增强边坡土体强度效果相对最显著。[结论]垂穗披碱草阶梯形边坡表现出相对更显著的抑制边坡水土流失和提高边坡浅层土体抗剪强度,起到增强边坡土体稳定性的作用。

同时考虑张拉-剪切破坏的边坡稳定性分析

针对目前边坡稳定性分析的强度折减法中广泛采用的Mohr-Coulomb准则仅考虑剪切破坏会过高估计边坡土体的抗拉强度,与实际工程中常见的位于坡体后缘的拉裂缝不符的问题,引入土体的张拉-剪切复合屈服准则,分别采用Mohr-Coulomb准则、Rankine准则考虑剪切、张拉作用的影响;根据张拉-剪切复合屈服准则的非光滑性,通过将非光滑屈服面的塑性本构积分简化为混合互补问题,提出用于弹塑性本构积分的投影收缩算法。结果表明:在分析边坡的稳定性时,不考虑张拉破坏会过高估计边坡的安全性并且安全系数的差值随着坡角的增大而逐渐增大,最大差值达到20%;对于含软弱夹层的分层边坡,即使边坡的坡角较小,是否考虑张拉破坏的边坡后缘的破坏特征仍存在显著区别。

型钢混凝土墙体抗震性能有限元分析

为探究型钢混凝土墙体的抗震性能,使用ABAQUS软件对已有试验进行分析,通过对比骨架曲线与破坏模式,验证得到合理的有限元模型和本构关系,在此基础上建立16个型钢混凝土墙体模型研究型钢构造形式、轴压比、剪跨比、型钢厚度与型钢屈服强度对型钢混凝土墙体的抗震性能影响。研究结果表明:X型试件的抗侧承载力与变形能力最好,当轴压比为0.3时,X型试件的抗侧承载力与变形能力最优;随剪跨比的增大,墙体的抗侧承载力逐渐减小,延性系数为先增大后减小;随着型钢厚度的增大,结构抗侧承载力逐步增大,但延性系数增幅逐步变缓;当型钢屈服强度为400MPa时对试件抗震性能提升明显。

原状Q2黄土三轴剪切特性

探讨陕西蒲城电厂原状Q2黄土的变形、强度和屈服特性,并研究吸力对非饱和原状Q2黄土性质的影响。共进行2种12个原状Q2黄土试样的三轴剪切试验,即控制吸力和净围压为常数的非饱和土三轴排水剪切试验与控制初始含水量和围压为常数的三轴剪切试验。研究结果表明,非饱和原状Q2黄土控制吸力为100,300,450 kPa的试验试样呈塑性破坏,而控制初始含水量为4.78%和7.64%的试验试样则呈脆性破坏。原状Q2黄土随着吸力降低(或含水量增大)和固结围压的增大,应力–应变曲线由软化型逐渐向理想塑性及硬化型发展。在试验给出的吸力范围(100～450 kPa)内,非饱和原状Q2黄土的黏聚力随吸力线性增加,而内摩擦角随吸力的变化很小,基本上可以认为是一常数。建议一种确定原状Q2黄土三轴剪切条件下屈服应力的方法,得到的屈服净平均应力和屈服偏应力随吸力增大而增大;同一吸力或含水量下屈服偏应力和屈服净平均应力则呈线性关系。

高阻尼隔震橡胶支座的相关性试验研究及其参数取值分析

本文目的是研究各种因素对新型桥梁高阻尼隔震橡胶支座(简称HDR)水平剪切性能的影响。采用反复加载试验方法,进行了HDR支座剪应变相关性、压应力相关性、加载频率相关性、反复加载次数相关性、温度相关性、老化相关性等试验,研究了其相应因素对HDR支座滞回环面积、屈服强度、等效阻尼比、屈服后刚度、等效刚度的影响。试验结果表明,加载频率、反复加载次数、温度、老化对HDR支座表征阻尼特征的指标影响较大,而对其刚度影响相对较小。通过对试验曲线的分析,给出了G值为0.64 MPa,100%剪应变时设计等效阻尼比为12%的HDR支座的等效剪切模量、等效阻尼比、屈服强度、屈服前刚度、屈服后刚度随剪应变变化的经验公式。

动高压下拉格朗日声速的测定及其应用

通过实时记录冲击加载—再加载和冲击加载—卸载波的粒子速度剖面，得到了再加载和卸载波在９３Ｗ合金中传播的拉格朗日声速。通过拉格朗日声速从准弹性到纯塑性的转化，获得了材料在一次冲击终态时的剪应力、剪切模量以及考虑了剪应力修正后的９３Ｗ合金的冲击绝热关系。

结构性对非饱和Q_3黄土强度和屈服特性的影响

为研究结构性对黄土强度特性和屈服应力及屈服吸力的影响,以兰州非饱和原状Q3黄土及其重塑土为研究对象,利用非饱和土四联直剪仪和改进型非饱和土三轴仪进行了一系列的非饱和土直剪和各向等压加载以及三轴收缩试验。试验结果表明:原状黄土及其重塑土的黏聚力和内摩擦角均随吸力的增加呈线性增长趋势,吸力越大,抗剪强度越高;Q3原状黄土具有较高的结构性,其抵抗外力破坏的能力较高,而重塑土土粒之间结构比较松散,因此,原状土的抗剪强度要高于重塑土,尤其在低吸力和高含水率情况下;定义了黏聚力结构参数cM和内摩擦角结构参数M?,得到了黏聚力耦合值*c和内摩擦角耦合值*?随吸力变化的拟合公式,为实际工程抗剪强度指标的选取提供另一种尝试;原状黄土的屈服应力和屈服吸力均大于重塑土,在p-s平面上原状黄土的弹性区要大于重塑土;两种土的屈服应力之差随着吸力的增大而线性增大,屈服吸力趋近于一常数,受净平均应力的影响较小;试样屈服前,原状黄土较强的结构性导致其变形要小于重塑土,试样屈服后,两者变形差别不大。试验结果为进一步建立结构性模型提供了试验基础,也为黄土地区工程建设提供了参数依据。

双孔微剪切法测定材料的局部强度

工程上进行焊接接头强度设计或承载能力评定时,需要测定焊接接头各区域的局部强度.文章提出一种双孔微剪切局部强度试验测定方法.在被测材料的小区域两侧开2个小孔,剪切压头从其中一孔对被测区域加载直到破坏,根据加载过程中的载荷位移曲线,确定材料的强度.实验说明,该方法具有很好的重复精度.通过对管线钢、紫铜和6063铝合金三种材料的标准拉伸和双孔微剪切的对比试验,发现拉伸屈服强度是屈服剪应力的2.01倍,抗拉强度是最大剪应力的1.46倍.最后测定了焊接接头局部强度,其分布趋势与硬度值基本相似.

强度理论的发展和展望

强度是各种地上、地下、水下和上天结构的共同的最基本要求。强度理论是研究材料在复杂应力下屈服和破坏规律的学科。由于各种土木、水利、机械、航空、军工等工程结构中的材料,大多处于复杂应力作用下,因此强度理论得到广泛的研究和应用。强度理论是各种工程结构强度计算和设计必需的基础理论。它们也是固体力学、材料强度学研究从弹性到塑性,从弹性到软化或硬化,从弹性到脆塑性,以及从线性到非线性的开始。对材料在复杂应力状态下强度理论(屈服准则、破坏准则等)的发展进行了总结。给出了 80 多种准则的方程式,反映出强度理论研究的“百花齐放,百家争鸣”。讨论了各种准则的分类和它们之间的关系,以及在研究和工程应用中的合理选择破坏准则问题。还总结了三大系列强度理论、统一屈服准则、统一强度理论和其他各种强度理论。 最后讨论了强度理论的发展展望,包括:真三轴试验和假三轴试验;强度理论的经济效益;各向异性材料和复合材料的破坏准则;多孔隙材料和多相材料的破坏准则;其它各种特殊材料的强度理论;安定性、多轴疲劳、蠕变、损伤、断裂和相关现象;强度理论的计算机程序实施和角点奇异性;特殊环境下的强度理论问题;强度理论的美;强度理论研究的不同层次。

基于二阶损伤张量的节理岩体各向异性屈服准则

为了在节理岩体的本构关系中反映岩体几何特征的影响,采用一个二阶损伤张量,将岩体各方向截面的连通率表示为其截面法向的连续函数。根据连通率将完整岩体与完全裂隙的内摩擦系数与粘聚力加权平均得到节理岩体的各向异性抗剪材料参数,从岩体的面抗剪强度准则(莫尔–库仑条件)出发,建立了各向异性节理岩体的抗剪屈服准则隐式表达式。在主应力轴空间内,将损伤张量分解为各向同性部分和偏量部分,以损伤张量为各向同性时的临界屈服面单位法向量和显式屈服准则的解为基础,导出了一般情况下具有一阶精度的临界屈服面单位法向量的解,相应的显式各向异性屈服准则表达式为主应力的二次式,其系数是损伤张量的函数。研究了二阶损伤张量的6个独立参量:3个主值及其主轴与主应力轴的Euler角对岩体屈服各向异性的影响。针对6个参量取值的几种代表性情况,分别采用隐式屈服准则和具有一阶精度的显式屈服准则计算出屈服应力,绘出了偏平面和子午面内岩体屈服曲线的形状。研究表明,提出的节理岩体各向异性显式屈服准则具有很高的精度。

高温高压下材料的本构模型

在SCG模型基础上对其温度软化效应项作了改进 ,所提出的新模型在熔点温度Tm 处满足剪切模量G(Tm) =0 ,从而提高了温度的适用范围。对Al和 93W作了计算 。

改进型的磁流变液剪切屈服强度测试仪

根据两个相对运动的平行圆盘间的流体简单剪切流状态的原理,设计了一种改进型的旋转圆盘式磁流变液剪切屈服强度测试仪。测试仪采用可细分式步进电机驱动测试圆盘,通过扭矩传感器测量上下圆盘间的磁流变液发生流变后所产生的扭矩,从而计算出磁流变液的剪切屈服强度。对剪切圆盘机构和磁路进行了优化设计分析,将剪切圆盘置于电磁线圈内部的中间位置,将测试圆盘所在区域的磁场强度不均匀性降至1%,从而可大大降低测量误差。

预制构件用C100高强混凝土配合比研究

采用砂浆稠度仪对低水胶比(水胶比0.16)水泥净浆的屈服剪切强度和塑性黏度进行定性表征,分析了矿物掺合料对低水胶比高强混凝土在流变学方面的意义。开展了常规原材料及工艺条件下C100高强混凝土的配比研究,分析了每m^3胶凝材料用量、水胶比、砂率等因素对高强混凝土强度影响,基于浆骨比设计理论对混凝土配合比设计方法进行优化,提高混凝土的工作性能。对优选配比的C100高强混凝土综合性能测试结果表明,混凝土具有较好的工作性能、力学性能和耐久性能,具有早期抗裂性能好、干燥收缩小、徐变系数低的特点,在混凝土预制构件中具有较好的应用前景。

硬齿轮屈服强度与疲劳裂纹源的判定

基于局部屈服强度值方法判定准则,以拖拉机变速箱主动弧齿轮为例,进行了硬齿轮疲劳裂纹源的判定分析和生产实际验证。通过硬齿轮表层上剪切应力的分析以及硬度与强度之间的转换关系,得到了齿轮沿齿面深度方向的剪切应力与剪切强度分布,判断出自表面下0.4~0.45mm之间是疲劳裂纹源的萌生区域,分析了表层下疲劳失效形式和转化的机理,并以大量失效齿轮的观察分析进行验证。结果表明,这一基于应力/强度的判定方法可以直观、快速地进行疲劳失效形式和疲劳裂纹源预测判定。

原状黄土的平面应变剪切、屈服性状的试验研究

黄土工程中有许多平面应变问题。模拟黄土原位沉积方向,通过开展均压固结竖向加载和侧向卸载的平面应变试验,揭示剪切变形特性和屈服、破坏强度变化规律。表明黄土竖向柱状结构抵抗压缩作用,结构屈服前侧胀变形很小,结构屈服后侧胀变形发展明显,存在明显的屈服特征,剪切过程呈剪缩硬化性,屈服强度不同于破坏强度;侧向卸载条件下侧胀变形发展明显,结构屈服前竖向压缩变形增长较小,结构屈服后竖向压缩变形增长较大,也存在明显的屈服特征,剪切过程呈剪胀理想塑性,屈服强度与破坏强度近似一致;黄土的竖向加载强度线和侧向卸载强度线服从同一变化规律。不同含水率黄土竖向加载与侧向卸载的剪切变形特性和强度变化规律相似,同一含水率黄土的平面应变强度线近似呈同一线性变化规律。随着含水率的增大,黄土的屈服强度线和破坏强度线依次降低。

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。

孔隙度对烧结不锈钢纤维多孔材料剪切性能的影响

将丝径为100μm的不锈钢纤维松装于烧舟中,经1150℃/2h真空烧结和后续加工制备了具有孔隙度范围在70%～95%之间的金属纤维多孔板材。在MTS858材料试验机上检测了多孔板材的准静态剪切性能,重点研究了孔隙度对剪切性能的影响。结果表明,面内剪切应力-应变曲线大致分为3个阶段:应变很低情况下的线性弹性阶段、塑性变形区和应力破坏阶段;随着孔隙度的增加,不锈钢纤维多孔材料的剪切模量、屈服强度减小。

Ru对单晶高温合金拉伸性能的影响

为了研究Ru在含Re单晶高温合金的作用,利用扫描电镜和透射电镜以及电子拉伸实验机对不同Ru含量的三种单晶高温合金的拉伸性能和变形组织及形貌进行观察和分析,研究结果表明:三种合金随着Ru含量的增加,合金热处理态γ′相尺寸逐渐减小,立方度明显增加。900℃下的拉伸实验表明随着Ru含量的增加,合金的屈服强度和抗拉强度都略有增加。900℃下三种合金的断裂方式均为纯剪切型断裂。变形机制为位错切割γ′位错对夹着反相畴界模式。因此,Ru的加入略微增加了合金的强度,但没有改变合金的变形机制和断裂特征。

MR-J型磁流变阻尼器性能测试与阻尼力预估模型

磁流变阻尼器阻尼力预估模型易受磁流变液磁感应强度-剪切屈服强度(B-τ)曲线精度及磁芯饱和效应的影响,导致阻尼器的预估阻尼力与实际阻尼力有较大偏差.针对上述问题,设计并制作了2个磁芯可更换的MR-J型磁流变阻尼器,通过对阻尼器的磁场分布和动力性能的测试,研究了磁芯面积、活塞节段数及磁场分布对阻尼器力学性能的影响;结合实测结果与有限元分析结果,提出了B-τ曲线的实用识别方法,建立了考虑磁芯饱和效应的阻尼力预估模型.研究表明:磁流变阻尼器的磁场分布和阻尼力随磁动势上升存在明显的磁芯饱和效应,且阻尼器的饱和磁动势随磁芯面积增大而增大;所提出的磁流变液B-τ曲线实用识别方法能正确描述阻尼器实际工作状态下磁流变液的性能参数;所提出的阻尼力预估模型能较为精确地预估磁流变阻尼器的实际阻尼力.