INFLUENCE OF LOADING RATE AND SPECIMEN HEIGHT ON FLEXURAL STRENGTH OF Al_2O_3 AT HIGH TEMPERATURES

In this paper, the influence of loading rate and specimen height on flexural strength of Al2O3 at high temperatures has been studied by three-point bending method. The experimental results show that the flexural strength of Al2O3 decreases with increasing specimen height at room temperature, and it tends to stability when height increases to a certain degree (h=5mm in this paper), while the flexural strength of Al2O3 variates unapparently at high temperature with increasing height. There is a critical loading rate R . c. When loading rate R . is less than R . c, the flexural strength of Al2O3 increases with increasing loading rate and it drops sharply when loading rate is higher than R . c. The sensitivity of flexural strength to the loading rate decreases with elevating temperatures.

岩石类材料直接拉伸破坏的FDEM数值模拟

有限元-离散元耦合算法(FDEM)在岩石裂纹扩展模拟中广泛应用,尤其在直接拉伸模拟中用于参数校核。然而,模拟结果通常受到拉伸速率和网格尺寸的影响。本文首先阐述FDEM基本原理;然后,建立直接拉伸数值计算模型,探究拉伸速率、网格尺寸及高径比对破坏模式和力学参数的影响;最后,给出直接拉伸模拟中建议采用的拉伸速率和网格尺寸。研究结果表明:随着拉伸速率增加,试样抗拉强度、破坏程度和峰值应变率增加,而平均弹性模量减小;在较低拉伸速率下(v≤0.01 m/s),试样仅产生1条主拉伸裂缝;当拉伸速率较高时,有分支裂缝出现在主拉伸裂缝上侧。网格尺寸对抗拉强度、峰值应变率和平均弹性模量的影响较小,但对破坏模式和破坏程度的影响较显著。随着高径比增加,试样的抗拉强度、破坏程度和峰值应变率增大,但平均弹性模量呈相反趋势,并且高径比对破坏程度的影响较为显著。建议在直接拉伸模拟中使用0.01 m/s的拉伸速率,并将网格尺寸限制在1.5 mm以内。

单轴贯入试验试件高度对沥青混合料剪切强度的影响

将AC-13,AC-16和AC-20等3种沥青混合料制备成不同厚度的车辙板芯样试件,采用28.5 mm压头进行了单轴贯入试验,研究了不同试件高度对沥青混合料的抗剪强度性能的影响。结果表明:当3种沥青混合料试件高度分别等于或大于5 cm,6 cm和7 cm时,抗剪强度和剪切应变趋于常数,不再受试件高度变化的影响。结论是所研究的3种级配沥青混合料,将单轴贯入试验的试件厚度采用车辙试验确定出的与最大公称粒径相匹配的结构层厚度是合理的。

微米级台阶高度样块制备中刻蚀工艺的选择

介绍了微米级台阶高度样块的重要作用和国内外研制现状。为了研制出表面质量好的台阶高度标准样块,设计了不同的刻蚀工艺方案。通过对不同刻蚀工艺制作出样块的均匀性、表面粗糙度和平行度进行比较,确定标称高度为2~10μm的样块选用反应离子刻蚀（RIE）,标称高度为20~100μm的样块选用深反应离子刻蚀（DRIE）和湿法刻蚀相结合的工艺。为防止样块氧化,对样块溅射了90 nm的金属铬。对标称高度10μm样块质量参数进行评价。结果表明：表面粗糙度为0.4 nm、平行度为0.5°、均匀性为1.3 nm,优于美国VLSI公司同种材料制作的标称高度为8μm的样块。

纳米台阶高度标准样块的研制与评价

介绍了纳米台阶高度标准样块的用途及国内研制样块的情况,设计了纳米台阶高度样块的结构和制作工艺流程,制作了高度20nm^100nm的样块。以20nm、50nm、100nm为例对样块的台阶高度、台阶上下表面平行度、台阶测量区域的粗糙度、均匀性、稳定性进行了考核。结果表明,研制的样块台阶高度与设计值基本一致,稳定性好,与美国VLSI公司的相同高度的台阶高度标准样块相比,本文制作样块的平行度、粗糙度、均匀性与VLSI样块评价测量结果一致。

平面应变状态下岩石剪切带网络数值模拟研究

研究了围压、端面约束、试件高度及界面特性对剪切带网络形成的影响。首先对影响剪切带网络形成的因素(包括试件高度、围压及温度、试件端部轴向应变大小的计算方法的差异)进行了分析。之后采用FLAC 3D对平面剪切带网络进行了数值模拟,其中摩擦角及内聚力为应变软化。探讨了倾向于出现剪切带网络的若干条件。若端面缚束较强且存在一定的侧压力,试件中部出现多重剪切带。若端面缚束较弱,试件端部易于形成剪切带网络,且随试件高度的增加剪切带条数增加。界面法向和切向刚度越大,剪切带穿越断层并按其固有方向延伸能力越强,剪切带网络格局越明显。获得的数值结果可在实验中找到佐证,并且可以用来解释地震中的一些剪切应变局部化现象。

金相样品制备和分析中的技巧及方法

介绍了一般金相样品制备过程中样品高度对制样过程的影响,以及特殊的镶嵌技巧;同时涉及了镧镍储氢材料样品制备的方法、技巧及效果,以及微差干涉技术在无铅钎料研究中的实际应用。

非标准混凝土楔入劈拉试件断裂参数试验研究与尺寸效应分析

采用跨高比和初始缝高比恒定的非标准混凝土楔入劈拉试件,按照改进的试验加载装置进行试验可抵消竖向力的作用。以双K断裂理论为基础,采用紧凑拉伸试件的断裂韧度公式计算得到非标准楔入劈拉试件的断裂参数,并利用通用有限元软件ANSYS对试验计算结果进行验证。结果表明,采用紧凑拉伸试件计算公式和有限元方法均能准确计算非标准楔入劈拉试件的断裂韧度,两种方法误差仅为3%;在截面高度300~600mm范围内,起裂断裂韧度基本不随试件截面高度的变化而变化,失稳韧度在截面高度大于500mm时不具有明显尺寸效应。

不同高径比时软岩强度与变形尺寸效应试验研究

对2组直径约为50mm、高径比为1～2、岩性分别为贫矿和白云石大理岩的岩石样本,通过单轴压缩试验,对其尺寸效应进行研究对比。结果表明:岩石应力-应变关系曲线的曲率随高径比的增大而增大;岩石的变形模量和弹性模量随高径比的增大而呈现非线性增大;在小高径比时岩石的破裂形式较复杂,在大高径比时,呈劈裂破坏和剪切破坏;岩石的抗压强度随高径比的增大呈增大趋势。

猪血和鸭血豆腐质构分析(TPA)几种测试条件的确定

为确定猪血豆腐和鸭血豆腐的质构(TPA)测试条件,该实验采用美国Brookfiled公司的CT3型质构仪,分析两种血豆腐样品高度、压缩形变量以及压缩速率对测试结果的影响.结果表明:猪血豆腐质构在10mm高度时发生破坏,两种血豆腐在20mm处各指标的精确度均优于15mm;压缩程度对测试结果影响显著,40%的压缩程度为适宜条件;压缩速率对测试结果无显著影响.最终确定样品高度为20mm,压缩程度为40%,压缩速率为3mm/s.

高径比对板岩单轴抗压强度尺寸效应的试验研究

对不同高径比的板岩试件进行了大量单轴抗压强度试验,获得了3种风化程度的板岩强度随试件高径比增大而非线性减小的关系曲线及二者间的经验关系式。依据板岩标准试件与非标准试件的强度比值,提出了岩石强度尺寸效应系数的概念,绘制了不同风化程度的板岩强度尺寸效应系数随高径比增大而非线性增大的关系曲线,给出了3种不同风化程度板岩强度尺寸效应系数的经验计算式。试验结果分析表明,岩石风化程度不同(强度不同),其强度尺寸效应不同,即岩石强度越大,其尺寸效应越显著。本文经验公式的提出为非标准试件板岩单轴抗压强度的修正提供了新的便利途径,也可为其它各类岩石强度尺寸效应的修正提供参考。

用X射线测定金属晶粒度的新计算方法

本文提出了一个借助于 X 射线测定金属晶粒度的新计算方法.在本文中,由 K_αX 射线产生的衍射线被认为是由 K_α_1和 K_α_2X 射线产生的衍射线的综合结果.如果用计算半高宽度 B_c 来代替衍射线的半高宽度 B,那么计算待测金属的晶粒度就变得容易了.与传统方法相比,新方法所得结果约小15%.新方法具有计算简单,不用标准试样的优点.当需要大致估计金属晶粒度时,新方法是有价值的.

不同高度花岗岩岩爆试验的声发射特征

岩石尺寸是影响其力学行为的重要因素,而岩爆是岩石处于复杂应力状态下的特殊力学响应,因此研究岩爆过程中的尺寸效应影响问题具有重要意义。利用室内改进的真三轴仪(简称MTTA)岩爆模拟试验系统和美国物理声学公司(简称PAC)声发射(AE)监测系统,对具有不同高度的花岗岩进行室内岩爆模拟试验,观察岩石试件破坏特征,分析花岗岩试件岩爆过程中声发射信号的参数特征、波形频谱特征。研究结果表明,随着岩石试件高度的降低,岩爆临界破坏强度有升高的趋势。岩石岩爆破坏后破裂面特征随着试件高度的降低而发生明显变化,经历了由劈裂张拉破坏为主向剪切破坏为主破坏模式的转变。同时,试验中表征损伤的声发射能率参数随着试件高度的降低有增大的趋势,即释能速度越来越快。对试验各典型阶段产生的AE特征波形进行提取并采用快速傅里叶变换方法处理,对比频谱图发现,花岗岩岩爆试验过程声发射主频值总体呈"从低频向高频再向低频"转变迁移的趋势,不同高度岩石岩爆试验结果有着相似的谱分布,主频主要集中在90～120 kHz低频区间范围,是该花岗岩岩爆中的最重要特征频率,频谱特征中的高频部分受试件高度的影响而有不同。

当阳峪窑址群考察纪略

通过对当阳峪窑19处窑址的考察与初步研究,基本掌握了当阳峪窑白釉、双色釉、绞胎、绞彩、酱釉、黑釉、青釉、钧釉瓷器和三彩、翠兰釉陶器的造型、装饰和烧造工艺,发现"二次烧成"的资料。通过研究,发现当阳峪窑始烧于唐代晚期。在其创烧与发展阶段,受到了巩义窑、耀州窑、邢窑、定窑、磁州窑及钧窑等周边窑口不同程度的影响。广义的当阳峪窑即文献记载的怀庆窑,博爱县地域的古代窑场即文献记载的河内窑。当阳峪窑在宋金时期达到鼎盛,影响、促进了淄博窑等周边窑口的发展,并延续至清代。除了满足一般性的市场消费,由于品质优秀,还跻身贡奉之列。

自制砂雨装置填砂装样质量分析

为在盾构施工诱发地层损失室内模型试验中获得与天然砂土地基相似的填砂成型试样,通过自行研制的砂雨成型装样设备,进行了多组砂雨法成型装样对比试验。分析表明:采用该套单点吊砂雨试验装置及试验方法成型制样具有均匀性的特点;当落砂高度较低时,成型砂样密度随落距增大而增大,而当落距超过一定值后,继续增大落距对提高试样密度效果不明显,却引起试验操作困难。

超前注水区油井水力压裂时机研究

通过在超前注水区对压裂井进行井下微地震测试，首次认识到在低渗致密储层超前注水区水力压裂裂缝严重失控的问题。在水力压裂过程中，一旦裂缝穿透上下隔层，可能会引起压裂的失败。影响水力压裂裂缝高度的因素主要有地应力、弹性模量、断裂韧性和不同地层的胶结状况等，其中储层和隔层应力差的影响最为明显。本文采用物理模拟实验和数学模型分析的方法来研究水力压裂缝缝高和应力差之间的连续关系。用不同比例的砂和水泥做成的人工模拟试件．使人工试件的力学性质与实际地层基本一致，在MTS三轴应力仪上对人工试件施加变化的应力差，观察使人工裂缝从产层开始进入隔层的临界应力差。在物理模拟的基础上，建立数学模型，确定缝高进入隔层距离和应力差之间的连续关系．为超前注水区油井压裂提出合理的建议。

轴向劈裂试验参数对原状黄土抗拉强度的影响分析

轴向劈裂试验参数对原状黄土抗拉强度影响非常显著,主要来自试验加载速率、试件高度和试验加载圆柱三方面的因素.室内原状黄土劈裂试验结果表明:加载速率过快或过慢得出的试验结果差异明显;一定高度的试件可以有效提高劈裂试验的精确度;加载圆柱的大小直接与测试结果线性相关.

高庙子膨润土抗剪强度预测模型研究

以内蒙古高庙子膨润土为研究对象,探究膨润土在单轴和三轴室内加载实验下,抗剪强度参数和土样高度、密度之间的函数关系。结合土体莫尔库仑强度理论,分析土体抗剪强度的变化规律,提出了膨润土抗剪强度预测模型。结果表明:实验过程中膨润土试样高度大小对内摩擦角变化起主要影响作用,对粘聚力影响较小;土体粘聚力随着试样密度的增大呈幂指数形式增加,内摩擦角大小不随密度的改变而变化。

基于Ⅰ—Ⅱ型耦合能量释放率的尺寸效应研究

针对混凝土构件断裂和损伤交织发展的耦合过程,基于Ⅰ—Ⅱ型耦合能量释放率,模拟了不同高度试件起裂情况,对Ⅰ—Ⅱ型耦合能量释放率的尺寸效应现象进行了分析,说明一定范围内可通过限制试件高度控制其起裂情况。

非标准混凝土楔入劈拉试件高宽比影响分析

为研究高宽比等尺寸参数对非标准混凝土楔入劈拉试件断裂性能的影响,设计8组不同高宽比非标准试件进行试验。采用改进的试验装置,简化试件受力。在参考最大拉应力理论的基础上结合试验,计算试件破坏时的断裂参数。结果表明:试件高宽比≤1时,为典型劈拉破坏,起裂荷载P_(ini)与失稳荷载P_(un)受试件尺寸影响明显,随试件高宽比的增大而增大;高宽比为1.17与1.33时,有一定弯剪破坏趋势;高宽比≥1.67时,可认为是弯剪破坏,P_(ini)受尺寸影响不明显,P_(un)随试件高宽比的增大而减小,破坏接近符合材料破坏特性的最大拉应力破坏;弯剪破坏时高宽比临界区间为[1.17,1.33]。