不同围压下灰岩力学特性及破坏力学模型研究

为了研究围压对灰岩力学特性及破坏力学模型的影响,采用MTS815对完整灰岩岩样进行三轴压缩试验。基于岩样宏观破坏形式,建立张拉剪切破坏模型,构建峰值强度与围压关系表达式;讨论张拉剪切模型与纯剪切模型对岩石剪切强度参数值（粘聚力与内摩擦角）的影响。研究结果表明：岩样弹性模量、抗压强度及残余强度均随围压升高而增大,且残余强度与围压呈非线性相关;当岩样最终破坏时,环向应变与轴向应变比值随围压升高呈负指数降低;一定围压范围内,岩石抗压强度受剪切强度参数和抗拉强度影响;张拉剪切模型确定岩石剪切强度参数值随破裂角增大而增大,与纯剪切模型相比,数值均较小。因此,低围压时,考虑岩石破坏模型具有一定的实际意义。     

三轴压缩下粉砂质泥岩蠕变力学特性试验研究

为揭示三峡地区巴东组二段粉砂质泥岩的蠕变力学特性,采用RLJW-2000岩石流变伺服仪对饱和粉砂质泥岩进行了三轴压缩蠕变试验。试验在分级加载条件下进行,试验围压为1 MPa。基于试验结果,定量研究了粉砂质泥岩蠕变过程中轴向蠕应变与径向蠕应变的差异、轴向蠕变速率与径向蠕变速率的差异,得出了岩石的长期强度。研究结果表明:1)在各级应力水平下,试样径向蠕应变占径向总应变的比例始终比轴向蠕应变占轴向总应变的比例大,岩石的径向蠕变效应更明显。2)在破裂应力水平下,岩石径向蠕变比轴向蠕变先进入加速蠕变阶段,径向的初始蠕变速率、稳态蠕变速率以及加速蠕变速率均高于轴向相应的蠕变速率,以径向蠕变特征来判别粉砂质泥岩是否发生蠕变破坏更合理。工程实践中,应加强对岩石径向蠕变特性的监测工作,这对于工程失稳的预测预报更有意义。3)粉砂质泥岩的长期强度仅为其瞬时强度的74.4%,长期强度折减较大。4)试验中获得的长期强度实际上应为粉砂质泥岩的径向长期强度,径向先发生蠕变破坏从而导致试样破坏。     

小麦力学参数的三轴压缩试验研究

小麦力学参数是仓储结构设计的基础数据,采用三轴仪对小麦进行了三轴压缩试验,获得了小麦试样的应力-应变关系曲线,利用莫尔-库伦准则确定了其强度参数,并计算得到其弹性模量.试验表明:小麦在固结不排水阶段的应力-应变曲线大致分为线弹性、应力强化、剪切面滑动和破坏等4个阶段;随着围压的增大,小麦试样弹性模量增大,在围压为50~200 k Pa时,弹性模量为0.715~2.422 MPa,并拟合出了小麦弹性模量和围压的关系曲线.试验结果可以为仓储结构设计中小麦力学参数的选取及小麦的颗粒流(PFC)数值分析提供依据.     

裂隙砂岩力学特性颗粒流数值模拟

为了研究裂隙砂岩力学特性,利用颗粒流(PFC)软件构建含不同几何状态的裂隙试样模型,分析裂隙几何状态对裂隙试样力学特性和变形特性的影响。结果表明:相比于完整试样,裂隙试样的峰值强度、弹性模量、峰值轴向应变均有所降低,泊松比明显提高;裂隙试样峰值强度、弹性模量随着岩桥宽度的增加逐渐增加,随着岩桥倾角增加,裂隙试样弹性模量呈现先减小后增大的变化规律,当岩桥倾角与裂隙倾角相同时,裂隙试样的弹性模量、峰值强度最小;裂隙试样泊松比随着岩桥宽度、围压的增加逐渐降低,随着围压增加,裂隙试样峰值强度、峰值轴向应变逐渐增加;裂隙的存在弱化了试样的力学特性,改变了试样的变形特性,岩桥宽度越小,弱化能力越强,相比于岩桥宽度对裂隙试样的影响程度,岩桥倾角对试样的影响程度较小。     

高温下600 MPa级高强钢筋力学性能试验研究

为了研究高温下600 MPa级高强钢筋的力学性能,通过拉伸试验,研究了600 MPa级高强钢筋在20℃、150℃、225℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃和800℃等9种不同温度下应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、极限强度、断面收缩率和伸长率等力学性能的变化规律.试验表明:随着温度的升高,钢筋断口剪切唇区逐渐规则;当温度为150℃时,600 MPa级高强钢筋应力-应变曲线仍然存在屈服台阶,而温度大于225℃时无屈服台阶;600 MPa级高强钢筋屈服强度、极限强度以及弹性模量随温度的升高而逐渐减小,伸长率随温度的升高而增大,断面收缩率随温度的升高是先增大后减小.最后基于试验数据,得到了高温下600 MPa级高强钢筋弹性模量、屈服强度、极限强度、断面收缩率和伸长率等力学参数随温度变化的计算公式以及高温本构模型.     

循环冲击荷载下轴压对花岗岩动力学特性的影响

为研究循环冲击荷载下轴压对花岗岩动态力学特性的影响,利用改进的动静组合式SHPB装置对5种轴压σ_A(0,30,60,90和120 MPa)下的花岗岩试样进行等幅循环冲击.结果表明:在相同的循环冲击荷载下,试样的总循环冲击次数随轴压的增加呈现先增加后减小的趋势,在σ_A=60 MPa时达到最大.5种轴压下的试样都表现为典型Ⅱ型应力-应变曲线.σ_A=0,30,90和120 MPa下试样的平均应变率和峰值应变随着冲击次数的增加而增加,峰值应力和弹性模量趋势相反,σ_A=0和120 MPa试样的力学参数劣化速率较快;σ_A=60 MPa下试样的平均应变率和峰值应变随着冲击次数的增加呈现先减小后增加的趋势,峰值应力和弹性模量则相反,其动力学参数劣化速率较慢.结合静态压缩声发射能量计数可以发现,当轴压超过起裂应力时,轴压对循环冲击荷载下岩石动力学特性的影响由强化向劣化效应转变.     

机械密封摩擦副端面形貌的分形特性

介绍了表征粗糙表面形貌分形特征的Weierstrass-Mandelbrot函数式,分析了判断粗糙表面形貌分形特性的功率谱法和结构函数法.采用AF-LI型触针式表面轮廓测量仪测量了GY70型机械密封摩擦副端面的径向及周向轮廓曲线.利用结构函数法分析了端面轮廓的分形特性,通过计算得出动环端面径向和周向分形维数分别为1.293,1.291,静环端面径向和周向分形维数分别为1.288,1.283.研究结果表明,GY70型机械密封摩擦副动、静环端面轮廓均具有统计自仿射分形特性且各向同性.     

冰对水工结构物作用力的物理模拟——Ⅱ.DUT-1模型冰物理和力学性能

介绍DUT-1 模型冰的物理指标 (密度)、力学指标 (弯曲强度、弹性模量、压缩强度、摩擦系数)的试验方法和主要特征.特别给出控制模型冰物理和力学参数的水泥含量和养生时间的试验规律和统计关系.通过试验结果也证实在模型冰密度和弯曲强度、弹性模量和压缩强度之间存在内在联系,这些联系也存在良好的试验统计关系.     

股骨皮质骨生物力学特性研究

为分析计算股骨皮质骨的材料特性,探讨了皮质骨的取样位置、加工方法及皮质骨拉伸试样的固定装夹方法.采用6例正常人新鲜股骨干中段皮质骨,沿外侧纵向截取4×6个股骨环段,进一步加工制备得到40个尺寸为5 mm×5 mm×30 mm和20个尺寸为5 mm×5 mm×10 mm的测试骨试样.分组进行了轴向拉伸、压缩和三点弯曲的生物力学试验,得出了股骨干皮质骨轴向的拉伸、压缩破坏载荷、强度极限、弹性模量,弯曲破坏载荷、表面硬度、抗弯强度、弯曲弹性模量等指标,并对股骨干皮质骨的材料力学特性进行了分析讨论.     

神东矿区含天然弱面砂岩的力学特征研究

为了研究神东矿区含天然弱面砂岩力学特征,以补连塔煤矿2-2煤层基本顶中粒砂岩为研究对象,采用CMT5000大门式微机控制电子万能试验机、RDS-200XL全自动伺服控制岩石直剪/残剪仪和RMT-150C力学试验机对完整砂岩和含天然弱面砂岩进行直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,运用X射线衍射仪和扫描电镜分析弱面的成分、微观结构及元素特征。结果表明:天然弱面对纵波波速、抗压强度、残余剪切强度基本没有影响,纵波波速、单轴抗压强度和残余剪切强度分别降低了0.4%,1.4%和3.2%;天然弱面对直接拉伸强度、拉伸峰值应变、峰值剪切强度和弹性模量有显著的影响,峰值拉伸强度降低了83.1%,拉伸峰值应变降低了82.7%,峰值剪切强度降低了12.6%,弹性模量降低了7.3%。研究结果有助于进一步了解这种含天然弱面砂岩顶板的运动、破断以及力学传递规律。