路基改良土循环加/卸载试验能量演化研究

通过循环加/卸载试验,分析公路路基改良土受载时的各能量参数转化规律。结果表明:不同围压下路基改良土的能量转化近似,都呈现峰前能量聚集,破坏能量耗散,峰后残余强度能量重新积聚,但效率和总量低于峰前;围压对峰前路基改良土能量参数影响较小,但少量提升了残余强度时能量聚集的作用;峰前能耗比K随轴向应变的增加而缓慢减小,当土体强度失效时,能耗比K产生突变;能耗比K突变点与应力-时间曲线拐点相对应,说明能耗比可以作为路基改良土三轴应力状态下循环加/卸载作用时的强度失效特征,也可以从能量的角度解释路基改良土的演化破坏规律。

高围压条件下含瓦斯水合物煤体强度准则研究

为了探讨Mohr-Coulomb(M-C)准则、Hoek-Brown(H-B)准则以及广义Hoek-Brown(GH-B)准则3种强度准则对高围压条件下含瓦斯水合物煤体的适用性;基于不同饱和度(50%、80%)和不同围压(12、16、20 MPa)条件下,进行常规三轴加载试验,对试验获得的应力-应变曲线进行分析,并利用3种强度准则对最大主应力和围压进行拟合;同时引用均方根偏差RMSE、相关系数等评价指标,探讨不同的强度准则对于含瓦斯水合物煤体的适用性。研究表明:在高围压条件下,应力-应变曲线呈应变硬化型,围压和饱和度越高,峰值强度越高,围压对峰值强度的影响较为显著;M-C准则和GH-B准则对于试验数据拟合的相关系数较高,拟合效果较好,RMSE值较低,预测值与试验值的线性拟合直线与1∶1梯度线非常接近,说明2种准则对含瓦斯水合物煤体的适用性较好;H-B准则的相关系数低于M-C准则和GH-B准则,RMSE值较大,对含瓦斯水合物煤体的适用性略低于M-C准则和GH-B准则。

基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。

定侧压下混凝土的双轴动态抗压强度及破坏模式

在大型三轴静、动态电液伺服试验机上对66个立方体混凝土试件进行一向恒定侧压的动态压缩试验。四组试验的侧向恒定压力分别为单轴静态抗压强度的0、30.5%6、1.0%9、1.5%,加载速率分别为10-5s-1、10-4s-1、10-3s-1、10-2s-1四个量级。试验表明,随着应变速率的提高,不同恒定侧压下混凝土的破坏强度均有提高。在较高的恒定侧向压力下,混凝土材料对应变速率的敏感程度降低;在较高应变速率下,恒定侧压对混凝土破坏强度的加强作用也有所减弱。

一种碳纤维织物增强复合材料应变率相关的各向异性强度准则

为了获得一种碳纤维二维正交平纹机织布增强树脂基复合材料在一维应变状态下的强度准则,在已完成的准静态和动态压缩实验的基础上,拟合出了单轴压缩下三个主方向上的计及应变率的应力-应变关系式,进而得到初始屈服应力和压缩破坏强度与应变率相关性表达式。依据该表达式,得到了该复合材料在一维应变下考虑应变率效应的Tsai-Hill屈服强度和破坏强度准则方程。通过计算,考察了Tsai-Hill屈服强度和破坏强度准则随应变率的变化规律。结果表明,本文中研究的复合材料的强度性能,不但存在应变率效应,而且这种效应是各向异性的。

大骨料混凝土在动态双轴压应力下的试验研究

利用大连理工大学自行研制、改造的大型液压伺服静动三轴试验系统对70个大骨料混凝土立方体试件进行不同应变率和不同应力比下的双轴压试验,系统研究了当应变率分别为10-5、10-4、10-3、10-2/s时,大骨料混凝土在应力比1∶0,1∶0.25,1∶0.5,1∶0.75,1∶1状态下的强度变化、变形特性、应力-应变曲线和破坏准则。试验表明:大骨料混凝土在双轴压应力状态下,随着应变率的提高,任一应力比下的混凝土的极限强度有所提高,并建立了考虑相似角影响的八面体应力空间破坏准则。

土破坏新准则的推导与验证

基于SMP准则和Lade强度准则,推导出新的无黏性土强度准则表达式,它较好地反映了单个主应力对滑动面的交叉影响,而不是仅局限于中主应力的影响。通过与真三轴试验数据的对比,发现该新准则在π平面上与试验数据较为吻合,优于上述两个传统的强度理论。

应变空间的软岩统一弹塑性软化本构模型

为使以拉为正的统一强度理论表达式适用于岩土工程界以压为正的习惯表达,首先将以压为正的单向压缩和单向拉伸试验条件代入统一强度理论表达式,确定了相关参数,建立了以压为正的统一强度理论表达式,该表达式考虑了材料拉压不等及中间主应力的影响.将所建立的统一强度理论表达式引入应变空间,针对一种硅藻质软岩材料,利用基于应变空间的弹塑性本构方程对软岩的软化模型进行了分析和探讨,建立了应变空间表述的三轴状态下的弹塑性本构关系式,并结合硅藻质软岩的三轴试验结果进行了数值模拟分析,结果表明应变空间的统一弹塑性软化本构方程的数值模拟结果非常接近试验结果,可以很好地模拟软岩的应变软化特征.

FRP/塑料复合管道设计新方法——限定环向应变设计准则

根据FRP和塑料的不同技术性能特点,提出适用于FRP/塑料复合管道设计的限定环向应变设计准则。多年的工程实践表明,该设计方法简捷、可靠、实用性强,其安全系数取值更为准确、合理。

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大,侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。

三轴应力下再生粗骨料塑性混凝土的力学性能和破坏准则

通过单轴、侧压相等和侧压不等三轴压缩试验,研究了再生粗骨料塑性混凝土(RPC)的应力-应变-强度特征,与原生粗骨料塑性混凝土(PC)性能进行了对比,并建立了基于空间八面体的强度破坏准则.结果表明:再生粗骨料塑性混凝土强度与围压的关系符合库伦破坏准则,其黏聚力低于原生粗骨料塑性混凝土,内摩擦角相差不大;再生粗骨料塑性混凝土应力-应变曲线由单轴下应变软化转变为三轴下塑化,且侧压越大,理想塑化越明显;在3种试验下,试件均出现了最大体应变,且随着侧压的增加而增大;再生塑性混凝土抗裂性能高于原生粗骨料塑性混凝土,且随侧压增大而增强.

机械拉伸对聚丙烯绝缘空间电荷与击穿特性的影响研究

为研究机械拉伸对聚丙烯热塑性电缆绝缘空间电荷与击穿特性的影响,采用等温结晶方法制备具有不同结晶形貌的聚丙烯(polypropylene,PP)绝缘样品,研究不同拉伸率的PP绝缘样品直流电导、空间电荷与击穿特性,并对拉伸前后材料微观结晶形貌进行表征,分析机械拉伸下结晶形貌变化对电气性能的影响机理。结果表明:机械拉伸形变将导致PP绝缘电导率提高、空间电荷积聚量增多,以及直流击穿场强显著降低。相比于等规聚丙烯绝缘,等规聚丙烯/间规聚丙烯共混绝缘具有较高的断裂伸长率,在相同拉伸率情况下空间电荷密度较低,击穿场强提高。通过控制等温结晶时间可调控结晶度和结晶形貌,改善绝缘抗冲击性能,抑制拉伸条件下空间电荷注入,提升绝缘击穿场强。研究表明,机械拉伸应力导致球晶出现形变甚至破坏现象,晶区–非晶区界面形成缺陷,是导致绝缘空间电荷注入加剧、击穿性能显著下降的根本原因。

层合板的一种等强度优化设计方法

提出了一种按等强度设计的层合板优化方法。首先引入强度比的概念,推导了应变空间下的Tsai-Wu强度判据,建立了各单层的强度比方程;然后以各层厚度为设计变量,以各层强度比趋近于1为设计目标,分别采用等强度算法、智能算法和传统算法的混合算法两种方法开展优化设计。对一平面载荷作用下的对称层合板的优化结果表明:两种方法的优化结果较为一致,均增大了初始强度较大的层组厚度,减小了初始强度较小的层组厚度,优化结果符合等强度优化的力学原理。与智能算法和传统算法的混合算法相比,等强度算法拥有更高的收敛效率,优化后层合板的重量更小。

高强铝合金螺栓球节点轴向受力性能与初始刚度计算模型

为研究复合材料-铝合金空间结构中高强铝合金螺栓球节点的轴向受力性能和变形特征,开展了高强铝合金螺栓球节点的拉伸与压缩足尺模型试验。通过试验获得了节点轴向受力的力学响应、承载力及其破坏模式,建立了螺栓球节点轴向受力下轴对称平面有限元计算模型。模型关键点位的应变、变形数值计算结果与试验结果吻合较好。基于能量法原理,根据螺栓球节点的拉伸及压缩荷载作用下弹性应变能分布特点,将其划分成5个区域。通过几何参数相关性分析,拟合各区域弹性应变能算式,进而得到了节点整体初始刚度算式。利用初始刚度算式及平面有限元分析两种方法,对5个不同尺寸的螺栓球节点的初始轴向刚度进行计算,发现计算结果误差在10%以内,验证了初始刚度算式的正确性。