微波照射和冲击荷载作用后岩石裂纹试验研究

为了研究岩石裂纹的特性,用扫描电镜(SEM)对花岗岩、大理岩和砂岩在相同微波功率10 k W照射下和落锤冲击后观测岩石断口的形貌、微观裂纹类型及所用断裂模型,分析相同功率作用下,岩石在落锤试验后的破坏机理。结果表明:从宏观断面图中可以看出裂纹的发展和颜色变化;SEM微观观察得到花岗岩断口形貌为平坦面状和条纹状,大理岩呈现为阶梯状,而砂岩为破碎状和蜂窝状;花岗岩和砂岩的微观裂纹是由张拉应力和压应力作用而产生的,而大理岩是缩聚裂纹;花岗岩的断裂类型为沿晶断裂、穿晶断裂以及两者叠加,大理岩的主要是沿晶断裂,砂岩的主要是穿晶断裂。     

岩爆岩石断裂机理的电镜分析

为探讨岩爆形成机理,扫描电交易对岩爆岩石断口微观形态进行了观察研究,结果表明：岩石解理断裂存在一个明显的主断裂路径,岩爆断裂的微观机制主要是在拉伸、剪切作用下岩石发生氏应力脆性断裂;从岩石断裂微观形态研究岩爆岩石断裂,可以更好地揭示岩石断口微观形貌特征、裂纹生核、扩展及断裂方式与岩爆演进过程的联系。     

抗爆型聚脲涂层性能及其防护钢筋混凝土板接触爆炸与断裂机制研究

本文借助动态热机械实验，研究Qtech T26抗爆型聚脲（T26聚脲）的动态热机械性能；采用10kg TNT接触爆炸试验，研究T26聚脲防护钢筋混凝土板在接触爆炸作用下的防护性能；基于Williams-Landel-Ferry方程拟合T26聚脲的损耗模量、储能模量和损耗因子主曲线，并采用扫描电子显微镜对涂层防护钢筋混凝土板迎爆面和背爆面涂层的典型区域进行微观断口形貌分析，探讨其断裂机制。结果表明：T26聚脲受荷载频率影响明显，在外界荷载作用频率大于等于1000Hz时，T26聚脲的损耗因子保持在0.24以上，吸能效率高；喷涂10mm T26聚脲涂层的钢筋混凝土板在10kg TNT接触爆炸破坏下，背爆面涂层完整，无任何破片飞出；T26聚脲在爆炸荷载作用下的断裂机制表现为高温力学性能失效机制、高温与冲击荷载耦合断裂机制、高速荷载脆性断裂机制和拉伸断裂机制；背爆面最大变形区域为纵向变形区域外侧的圆环区，背爆面中心区域在防护过程中承受爆炸荷载作用，出现少量脆性破坏。Qtech T26聚脲实现了大当量接触爆炸零破片的防护效果，这一效果对实际工程中结构爆炸防破片具有极高的应用价值。     

抗爆型聚脲涂层性能及其防护钢筋混凝土板接触爆炸与断裂机制研究

本文借助动态热机械实验,研究Qtech T26抗爆型聚脲（简称为T26聚脲）的动态热机械性能;采用10 kg 三硝基甲苯（trinitrotoluene,TNT）接触爆炸试验,研究T26聚脲防护钢筋混凝土板在接触爆炸作用下的防护性能;基于Williams-Landel-Ferry方程拟合T26聚脲的损耗模量、储能模量和损耗因子主曲线,并采用扫描电子显微镜对涂层防护钢筋混凝土板迎爆面和背爆面涂层的典型区域进行微观断口形貌分析,探讨其断裂机制。结果表明：T26聚脲受频率影响明显,在热机械性能层面印证了T26聚脲的应变率敏感性;在外界荷载作用频率大于等于1000 Hz时,T26聚脲的损耗因子保持在0.24以上,吸能效率高;喷涂10 mm T26聚脲涂层的钢筋混凝土板在10 kg TNT接触爆炸破坏下,背爆面涂层完整,无任何破片飞出;迎爆面T26聚脲与混凝土未脱离,T26聚脲与混凝土界面之间在表面处理之后附着力较好,在爆炸产生的拉伸波作用下,涂层与混凝土间仍有良好的附着性。T26聚脲在爆炸荷载作用下的断裂机制表现为高温力学性能失效机制、高温与冲击荷载耦合断裂机制、高速荷载脆性断裂机制和拉伸断裂机制;背爆面最大变形区域为纵向变形区域外侧的圆环区,背爆面中心区域在防护过程中承受高应变率荷载,出现少量脆性破坏。T26聚脲实现了接触爆炸零破片的防护效果,这一效果对实际工程中结构爆炸防破片具有极高的应用价值。     

冲击倾向煤破坏断口微观特征及其机理研究

运用扫描电镜观测了冲击倾向煤破坏断口的微观形貌,分析了煤体受载破坏断面的裂纹、孔隙等缺陷特征及裂纹扩展特征,探讨了煤样破坏裂纹扩展途径及其微观断裂机理.结果表明,冲击倾向煤内部含有大量的孔隙裂隙,在其受栽破坏过程中,这些孔隙裂隙均充当了Griffith缺陷,促使大量新裂纹生成和煤样发生破坏.煤样中大量的尖锐孔隙及张性裂隙的微观断面特征表现出冲击倾向煤的脆性特征.由于煤的非均质性及煤样内部应力分布的非均衡性,其裂纹扩展也是不均匀、间歇式的,且裂纹的扩展路线也是曲折的,扩展过程中往往产生分岔、拐折等现象.孔隙、裂纹在应力作用下分岔、扩展、汇合贯通是导致煤体宏观断裂的直接原因.     

Zr基块状金属玻璃在准静态弯曲下的力学行为

利用三点弯曲的方法,研究了Zr-Cu-Al-Ni系块状金属玻璃的准静态弯曲变形和断裂行为.在室温下,准静态三点弯曲变形过程主要表现为弹性和塑性变形,塑性变形阶段没有出现加工硬化现象并且锯齿形流变不显著,挠度值最高为4.11 mm,显示出较好的塑性.SEM分析发现:弯曲试样受力状态复杂,表面剪切带并不是沿理论最大切应力方向扩展,弯曲试样内部压应力区的断口形貌与压缩实验断口相似,主要为脉状断口;不同的是在单向拉伸时呈现菊花状形貌,而在拉应力区,呈现出复杂的网状形貌,并发现大量的微孔和微裂纹,表明剪切带的形成与自由体积合并有关.     

大理岩预制裂纹试样细观损伤试验研究与分析

基于SEM的大理岩试样细观损伤全程跟踪试验方案,选取四川锦屏二级引水隧洞围岩大理岩试样进行试验观察．利用扫描电镜拍摄大量不同荷载作用下的细观损伤演化图像,从中选择有代表意义的图像进行损伤破坏特性分析．研究结果表明,由于应力集中的影;向,预制裂纹大理岩试样在加载初期产生与预制裂纹垂直的微裂纹;随着荷载的增加产生大量的拉裂纹及分叉裂纹,裂纹的扩展方向逐渐向加载轴方向转动;由于初始损伤和损伤的不断积累,压剪作用对岩石的破坏起控制作用,并形成剪切破坏面．     

节理方位对岩石爆破的影响规律

为了研究节理对岩石爆破的影响规律,建立了含节理的圆形PMMA板的2维爆破模型,炸药PETN和护套铜壳置于圆板中心,节理与炮孔的方位是变量。对于PMMA、铜壳、PETN分别采用线性、冲击波和JWL状态方程。模拟结果表明在爆炸荷载作用下,节理与炮孔距离对爆生裂纹的分布有很大影响,距离小时,节理靠近炮孔一侧形成拉伸破坏区,随着距离的增加,拉伸破坏区范围快速减小,节理对爆生裂纹分布的影响减小;倾斜节理总能扩展成一条主裂纹,随着角度的增加,节理靠近炮孔一侧的拉伸破坏区范围先增加,后减少,主裂纹随着拉伸破坏区减少而变长。     

预拉伸变形后X60管线钢疲劳裂纹断口形貌分析

用扫描电镜(SEM)分析了X60管线钢在未变形和10%的预拉伸变形后循环载荷下的裂纹断口形貌.结果表明:在高应力比下,静载拉伸力学因素在断裂机制中占主导地位,随着应力比的降低,断口呈现疲劳断裂特征;随着加载频率的降低,MnS夹渣的数量和密度明显增加;疲劳断口呈现出典型的晶间断裂冰糖状形貌,但由于X60管线钢的晶粒细小,并不明显.     

裂纹起裂角预测方法研究

本文提出一个新的屈服准则,该屈服准则适用于岩石类材料的小范围屈服,旨在预测弹塑性材料的破坏行为,基于该屈服准则,推导出了I型,II型以及I-II混合型裂纹尖端塑性区半径并对在单轴拉伸和纯剪切等荷载作用下的裂纹尖端塑性区进行了分析。结果显示,荷载加载方式、裂纹倾斜角和材料内摩擦角对塑性区的形状与大小有显著影响。根据对裂纹尖端塑性区的分析,基于如下假设：裂纹沿塑性区最短路径扩展,本文在提出的屈服准则的基础上导出了新的断裂准则,该准则可预测裂纹开裂初始角。相较于其他断裂准则,文献实验结果与本文提出的准则吻合地更好,能更加精确的预测裂纹的起裂角。