双轴循环荷载下混凝土动态力学特性研究

进行了不同侧压力(0、80、230、390 k N)、不同应变速率(10-2/s、10-3/s、10-4/s、10-5/s)下,混凝土的轴向循环加卸载压缩试验,研究了循环加卸载下,混凝土在不同应变速率和侧压下的动态力学特性变化规律。结果表明:随着侧压的增加,混凝土抗压强度的率敏感性降低;混凝土的峰值应变随应变速率的增大总体呈现减小的趋势,且随着侧压的增大,峰值应变逐渐增大。随着应变速率的增加,混凝土循环加卸载应力–应变全曲线所经历的循环次数逐渐减小,且全曲线外包络线上升段形状愈来愈"陡"。当应变速率一定时,随着侧应力的增大,峰值应力以前循环次数不断增多,即侧应力延缓了损失,推迟了破坏。     

循环加载条件下形状记忆合金丝的超弹性研究

由于形状记忆合金具有优良的力学性能,近年来在土木工程领域受到广泛关注.通过在不同的循环加载条件下对形状记忆合金丝材进行的拉伸试验,以相变应力、相变应变、弹性模量、残余应变、耗能能力等作为合金丝材的超弹性特征参数,分析这些特征参数与应变幅值、加载频率、循环次数的关系.结果表明:应变幅值和循环次数对形状记忆合金超弹性性能的影响较大,而加载频率的影响基本可以忽略,实际应用时,应根据具体情况进行试验研究并合理设计.     

超弹性形状记忆合金棒的力学性能试验

将超弹性形状记忆合金（Shape Memory Alloy,简称SMA）圆截面棒材原料加工得到标准试件。针对上述SMA棒试件进行了拟静力试验,系统研究了应变幅值、加卸载速率、循环加卸载次数对其相变应力、等效刚度、单位循环耗能量、等效阻尼比和残余应变五个力学性能参数的影响。试验研究表明,SMA棒可提供较为理想的超弹性效应。同时,由试验结果亦可观察到SMA棒的耗能和阻尼能力较低。总的来看,超弹性SMA棒可提供较大的输出力和稳定的复位性能,适合作为大尺寸阻尼器的复位器件用于工程结构的减振控制。     

镍钛形状记忆合金塑性屈服后力学行为研究

为研究形状记忆合金(SMA)塑性屈服后力学行为的变化规律,在室温下将塑性屈服处理及未处理的SMA试样进行加卸载循环试验,对比分析了应变速率、应变幅值及循环次数等加载工况对SMA的相变应力、耗能能力及残余应变等力学参数的影响规律,给出了SMA塑性屈服后各力学性能与加载工况的关系.结果表明:受塑性屈服效应影响,SMA的滞回曲线无明显相变平台,并在卸载时出现较大残余应变.与超弹性SMA相比,塑性屈服后SMA在相同应变幅值下耗能能力下降超过40%,峰值应力增加约90%.塑性屈服效应不影响SMA极限应力,但对其极限应变有减弱作用.在结构振动控制所用的SMA耗能装置中,部分塑性应变有利于提高其自恢复能力,但在强震大变形作用下,需考虑因塑性屈服应变而造成的超弹性损失及残余应变的增加.     

SMA丝材回复性能试验研究

为研究SMA丝材的回复性能，文章采用形状记忆合金制作了试件，对其进行了不同初始应变下试件的循环荷载和温度往复试验，获得了应力-应变关系曲线，分析了循环次数、应变幅值、加载速率、温度对SMA丝材的回复性能的影响。试验结果表明，SMA丝材经过10次循环加卸载后的残余应变量与第1次加卸载后的残余应变量几乎一致，材料的形状记忆效应表现明显；在小应变幅值下，SMA丝材的应力增长较快；在中等应变幅值下，SMA丝材的应力几乎不变；在大应变幅值下，SMA丝材已经进入强化阶段，应力继续呈线性增加；SMA丝材的最大回复力在一定范围内和预应变值成正比，在高温奥氏体相变完成后，回复力趋于稳定；8%预应变值的SMA丝材升温到奥氏体状态所提供的回复力值最高可以达到514 MPa，循环30次后的SMA丝材仍能够提供稳定的回复力。     

循环荷载作用下岩石疲劳变形及特性试验研究

通过开展恒定加卸载速率,不同偏应力条件下的循环加卸载试验,研究了轴向应变、径向应变以及体积应该随循环次数的演化过程,得到了在不同偏应力条件下岩石的平均变形模量随循环次数与偏应力的变化关系,进而分析了循环荷载作用下岩石疲劳变形及特性。研究结果表明：（1）偏应力在50MPa之前,轴向应变、径向应变、体积应变以及变形模量随着循环次数的变化基本稳定,反之,表现出发散的趋势;（2）偏应力在80MPa作用下的平均变形模量较1IOMPa作用下的大,这是岩石内部裂隙增加和扩张的结果;（3）在不同偏应力条件下,平均变形模量随着偏应力的增大逐渐增大且趋于收敛。     

超弹性形状记忆合金丝(NiTi)力学性能的试验研究

从土木工程振动控制的角度出发 ,通过NiTi形状记忆合金丝处于超弹性状态下的力学性能试验 ,研究温度、加载速率、应变幅值、循环次数等加载工况对形状记忆合金的相变应力、耗能能力、变形模量及残余应变等力学性能参数的影响规律 ,并给出了各力学性能参数与主要影响它的加载工况之间的关系。试验和分析结果表明 ,处于超弹性状态下的形状记忆合金具有良好的耗能阻尼性能、较大的可恢复变形能力和很高的结构驱动能力 ,可满足土木工程结构振动控制的需要。     

循环加卸载下塑性混凝土强度及变形特性

通过塑性混凝土在单调和循环加卸载下的试验,对不同加卸载作用下塑性混凝土的强度和变形性能进行研究。结果表明,经过循环加载后塑性混凝土的强度与单调直接加载相比有所降低,变化幅度均在10%以内;当循环加卸载最大荷载为单轴强度的60%时,塑性混凝土峰值应力大于其余循环水平下的峰值应力。塑性混凝土在循环荷载作用下的加载曲线与卸载曲线不重合,卸载曲线总是滞后于加载曲线,加载曲线和卸载曲线形成了封闭的塑性滞回环。滞回环面积的大小与循环加载最大荷载密切相关,与循环加卸载的次数无关,随着循环加卸载最大荷载的增大,滞回环面积相应增大,但滞回环的斜率保持不变,即变形模量保持不变。循环加卸载影响了塑性混凝土峰值应变,单调直接加载峰值应变大于循环加卸载作用后峰值应变。     

循环荷载作用下岩石阻尼特性的试验研究

对2组红层泥质粉砂岩在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统上进行单轴4级循环加卸载试验.试验加载波形采用正弦波,频率3 Hz,循环应力幅值小于其平均抗压强度,单级应力幅值为30个振动循环,得到动弹性模量和阻尼比随动应变的变化规律.通过试验发现,泥质粉砂岩在循环荷载作用下的加卸载应力-应变曲线并不重合,而是形成一个封闭的滞回环,动应变相位始终滞后于动应力相位;滞回环在荷载反转处并非椭圆形,而是尖叶状,在该处岩石的塑性变形小,弹性变形响应迅速.随动应力幅值增加,泥质粉砂岩的动应变增加,动弹性模量随动应变增加线性递减,而阻尼比则线性递增.得到2组泥质粉砂岩的平均动弹性模量和阻尼比与动应变的相关表达式,其相关系数的平方R2均超过98%.岩石的不可逆塑性变形随动应变增加而增大,同时由循环荷载引起的损伤变形也逐渐增加.     

基于多级荷载试验的岩石损伤模量探讨

根据《工程岩体试验方法标准》(GP/T50266—1999)中建议的岩石单轴压缩试验加载速率,并结合天然气储库注气、采气循环过程的运营状态,利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,以大理岩作为对比岩石,对作为天然气储库围岩的盐岩损伤卸载模量,进行单轴压缩加卸载试验和单轴压缩低周循环荷载试验研究;试验加载采用轴向荷载控制,每个试件均按7级不同应力幅值加卸载;低周循环荷载试验采用轴向荷载的正弦波控制加载,其频率为1.0 Hz,控制每级动荷载下的振动周次不低于30个循环。研究得到盐岩应力–应变滞回环均为条带状,在加卸载转折部位具有较大不可逆变形,对应弹性响应较慢;大理岩则均为尖叶状,在加卸载处对应弹性相应较快;盐岩的卸载模量测试得到的变化趋势在加卸载和低周循环荷载下相反,而大理岩测试结果则相同,并均随应力增加递减。测试结果表明,应力幅值的大小较循环周次的多少对盐岩不可逆变形增量的影响更加显著,研究得到储库运营中盐岩的损伤演化特征。