建筑涂层织物膜材剪切模量的双轴剪切测试方法

为确定更符合工程需求的建筑涂层织物膜材剪切弹性模量,基于双轴拉伸试验,采用45°偏轴十字型试件,定义名义剪切应力和工程剪切应变,提出了单调剪切加载下,基于剪切线性应变能误差的等效剪切屈服应力确定方法.在此基础上,提出了材料剪切模量低周循环双轴剪切测试方法,采用了等幅周期加载制度,以等效剪切屈服应力作为循环荷载的幅值,对剪应力正负加载上升段曲线线性拟合得到剪切模量.对玻璃纤维织物PTFE涂层膜材试件进行了试验,所得的剪切应力应变滞回曲线规则,线性度高,相比既有方法更符合工程实际.该方法可应用于G类膜材或其他织物增强类膜材.     

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。     

饱和黏土动剪切模量与阻尼比的试验研究

针对饱和黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,通过不固结不排水条件下的循环扭剪和竖向-扭转耦合试验,着重探讨了大应变情况下分级加载历史和循环应力耦合对动剪切模量与阻尼比等动力特性的影响。对试验结果的分析表明:采用多个试样单级加载与采用一个试样分级加载试验得到的初始骨干曲线、动剪切模量与阻尼比都较为一致,采用分级加载试验测定动剪切模量与阻尼比是可行的;耦合循环应力中的轴向偏差应力对扭转向应力-应变滞回圈的倾斜程度及动剪切模量与阻尼比都有显著影响,尤其当扭转向循环剪应力较小时,可以认为轴向偏差应力的大小控制着动剪切模量的增大量,受扭转向剪应力的影响,轴向应力–应变滞回圈的变化模式较为复杂。     

冻结含盐砂土弹性参数确定方法研究

基于材料在卸载阶段为弹性卸载的特点,针对冻结德令哈砂土进行了不同围压、不同加载速率情况下的三轴剪切循环试验和各向等压循环试验,根据应力-应变曲线的滞回环平均斜率给出了与围压和加载速率有关的冻结德令哈含盐砂土的剪切模量G和体积模量K的表达式,建立了与加载速率相关的弹性本构模型。     

循环荷载下胶凝砂砾石材料的滞后及阻尼效应

为探求胶凝砂砾石(CSG)材料在动荷载下的力学特性,通过大型动三轴仪进行了等幅循环加载试验,分析了CSG材料的非线性滞后特性和阻尼比的演化规律.结果表明:加卸载过程中阻尼效应的差异引起了应力-应变曲线的不同步,在加载阶段,应变相位可能超前于或滞后于应力相位,两者相位差与循环次数有关;卸载阶段的应变相位始终滞后于应力相位;整个循环过程始终存在残余变形,从而使滞回环表现为下部不闭合的新月形;随着循环次数的增加,应变相位滞后于应力相位的程度和残余变形均呈大—小—大的趋势.基于新月形滞回环不闭合的特点,根据能量原理讨论了阻尼比的计算方法和演化规律,发现阻尼比的大小取决于残余变形和滞回环面积的大小,演化曲线呈U形.     

饱和松砂的双向耦合剪切特性试验研究

为了模拟海床及海洋建筑物遭受波浪荷载时所引起的循环应力,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验。试验时在竖向和扭转向同时施加动应力,使加载路径在正应力偏差(σz-σθ)/2与剪应力τzθ应力空间内为椭圆。分别控制竖向和扭转向循环荷载的大小,以此来探讨双向耦合剪切试验中竖向应力与剪应力幅值的变化对饱和松砂变形特性的影响。试验结果显示,所有的竖向应变均以拉伸向为主。对于椭圆应力路径所包围的椭圆面积相同的一组试验,当竖向荷载分量与扭转向荷载分量之比小于某一临界值时,竖向应变完全表现为单拉伸方向的变形,大于临界值时则呈现出拉伸向更为显著的双向循环累积特性破坏。剪应变虽都表现为双向循环累积,但是两个荷载分量的比值不同,应力应变关系的滞回圈曲线形状不同。而椭圆面积的大小对土样的变形特性几乎没有影响。     

循环荷载下岩石变形参数和阻尼参数探讨

 对取自一拟建核电站地基的细砂岩,在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统上进行低周循环荷载试验,研究循环荷载下细砂岩的纵横向变形特征,探讨循环荷载周次及动应力幅值对细砂岩动弹性模量、动泊松比、阻尼比和阻尼系数的影响,及与其相互关系。结果表明,相同应力下纵向应变高于横向应变;低幅值应力下,随循环荷载周次增加,纵向应变增量高于横向应变增量,但高幅值应力下则相反;横向应变滞回环的卸载阶段应力–应变曲线与纵向应变滞回环的加载段和卸载段均表现出向下突出的变化特征,但横向应变滞回环的加载段则相反;随动应力幅值增加,细砂岩动弹性模量和动泊松比分别呈抛物线递增和线性递增,阻尼比和阻尼系数均按幂函数律递减,由第16周次动应力滞回环得到的阻尼参数可表征测试岩石的阻尼特征;阻尼比和阻尼系数均随循环荷载周次增加线性递增,对应低幅值动应力下的增量大于高幅值动应力下的增量。     

浮空器囊体膜材力学性能试验研究

对三种浮空器气囊膜材Uretek3216L、3216A、3224进行了一系列力学性能试验研究,包括单向拉伸试验、往返加载试验和徐变试验,得到了完整的强度、变形、往返荷载滞回环曲线、徐变等材料力学性能试验数据,提出了膜材在单向拉力作用下的三线段应力—应变模型.同时对有无焊缝试验结果进行比较,考察了高频焊缝对膜材力学性能的影响,最后根据往返荷载试验结果,计算出膜材的弹性模量.通过本研究得到的材料力学性能参数为浮空器复杂构型的验证、结构分析和裁剪分析提供支持.     

膨胀土原位剪切模量–剪应变衰减曲线与特征分析

为了评价原位应力状态膨胀土在小应变作用下的刚度衰减特性,综合原位地震扁铲侧胀和室内共振柱试验,分析应力历史、应力状态和试样扰动对膨胀土剪切模量衰减规律的影响。结果表明,应力状态和应力历史对膨胀土剪切模量影响较大,相同应力历史下,剪切模量随围压增加而增大,随着应变的发展,衰减较快;相同应力状态下,经历加载–卸载过程的剪切模量–剪应变(G-γ)衰减曲线位于仅经历加载过程的曲线上方,但经历加载–卸载和加载–卸载–再加载过程后土的G-γ衰减曲线基本重合;另外,相同应力历史条件下,土的原位剪切模量较室内共振柱试验所得剪切模量值大,且衰减更快,说明取样卸荷、运输及制样等扰动因素对土体结构造成了不可逆的损伤,通过室内加卸载过程无法还原其原位力学性状;参考剪应变不同时,推求得到的原位G-γ衰减曲线的中间部分差异较大,参考剪应变越小,剪切模量衰减越快,说明合理选取参考曲线和小应变剪切模量是推求原位G-γ衰减曲线的关键。该研究可为类似场地地震分析和沉降分析提供理论基础和技术支持。     

灰岩在三轴变围压循环压缩中的变形特征研究

 岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一,需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法,对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下,三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS–1000型岩石力学测试系统上进行,通过对试验结果的分析表明：(1) 灰岩在变、恒围压加、卸载循环中,形成一封闭的塑性滞回环。在轴向变形上滞回环面积逐次缩小;而变围压循环在径向变形上滞回环面积逐次增大,而恒围压循环在径向变形上滞回环面积几乎相等。(2) 在三轴变围压循环压缩试验中,围压增加和循环上限应力不变,残余变形量随着循环次数的增加而呈现出一个递减的趋势,轴向应变和径向应变的发展趋势是相反的。(3) 在整个循环加卸载过程中,各个加卸载阶段变形模量值不同,卸载阶段变形模量高于加载阶段变形模量。(4) 变围压循环加、卸载阶段变形模量的值大于恒围压循环加、卸载阶段下变形模量的值。通过试验,揭示灰岩在三轴变围压循环下,加载和卸载2种力学状态时变形特性的差异。同时分析变围压循环和恒围压循环状态下岩石弹性参数的差异性。     

循环载荷下岩体能量特征及变形参数分析

 以RMT–150C岩石力学测试系统为平台,进行不同应力水平和加载速率条件下不同种类岩石材料的循环载荷试验。在对加、卸载应力–应变曲线进行分区的基础上,定义卸载过程中的能量消耗率,探讨岩石损伤破坏过程中能量的转化,同时定量分析弹性模量,泊松比和残余应变等变形参数的变化规律。研究结果表明：应力水平、加载频率越高,岩性越强,则滞回圈的面积,加载过程中做的功,卸载过程中释放的弹性能越大,岩石越软,能量消耗率越高;岩体未到达峰值抗压强度前,应力水平越高,弹性模量就越大,这说明在岩体抗压强度范围内,越高的载荷下,空隙和微缺陷被压密后,岩体相同载荷增量下的变形能力明显减弱。同时分析认为：频率升高到一定程度会导致疲劳强度的降低。整体而言,岩石轴向及横向相对残余应变均随着循环次数的增加而逐渐减小。     

主应力轴连续旋转下软黏土软化特性试验研究

利用GDS空心圆柱扭剪系统对原状软黏土进行大周次循环扭剪试验,分析了在主应力轴旋转条件下不同有效围压和不同循环应力比下软黏土的软化特性.结果表明:不同循环次数下土体的剪切应力-应变滞回曲线有明显的差异,随着循环次数的增加,土体的剪切模量减小;在相同有效围压条件下,随着循环应力比的增大,土体轴向模量和剪切模量的软化指数降低;在相同循环应力比下,随着有效围压的增大,土体受到的侧向约束增大,轴向模量和剪切模量的软化指数减小.     

循环载荷下突出煤样的变形和渗透特性试验研究

 以典型煤与瓦斯突出矿井——天府煤业有限责任公司三汇一矿K1煤层原煤制备的煤样为研究对象,利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流系统,进行固定瓦斯压力及不同围压情况下突出煤试样循环载荷下渗流试验研究。研究结果表明：在循环载荷作用下,煤样产生塑性变形,煤样的弹性模量和渗透率随着循环次数增加呈下降趋势,且在第一循环下降最为明显;卸载过程中渗透率逐渐增大,加载过程中渗透率逐渐减小,卸载和加载时的渗透率–应变曲线围成一个封闭环,与轴向应力–应变曲线形成的封闭滞回环相对应,说明渗透率的变化与煤样的损伤变形密切相关;渗透率变化率和损伤变量呈正相关变化,前几个循环变化较为明显,经过之后几个循环,其数值趋于稳定。     

四角钢连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于半刚接框架-钢板剪力墙试件的低周反复加载试验,采用ANSYS有限元软件对其滞回性能进行了数值模拟。分析循环荷载作用下试件的滞回性能及承载能力,考察其应力、变形发展历程、耗能机理和破坏模式。试验和有限元分析结果均表明：内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,框架和钢板墙协同工作良好,结构体系耗能优异,安全储备高,是一种理想的抗侧力结构体系。有限元模拟结构应力和变形发展历程与试验结果基本吻合。由于初始偏心、焊接残余应力等原因,弹性工作阶段,有限元分析的峰值荷载与试验值比较接近;进入塑性阶段,有限元分析的峰值荷载比试验值大,滞回环更饱满。     

循环荷载作用下脆性材料剪切性能试验研究

在自制的MTS振动台试验设备上对混凝土、岩石类脆性材料（砂浆材料）进行静力和动力剪切试验,试验结果表明,（1）动力荷载情况下位移-剪力包络线形状同静力荷载情况下曲线破坏形状相似,均可划分为相同的4个阶段;（2）在相同垂直压力作用下试件的动力抗剪强度与静力抗剪强度相比有明显的增大趋势,强度较低的试件强度增加较大;（3）在相同频率情况下,随着垂直压力的增大,峰值剪切强度、残余抗剪强度随之增大;（4）静力荷载情况下其破坏处水平位移要大于动力荷载情况下破坏处的水平位移,其他条件相同时破坏处水平位移值随峰值抗剪强度的增大而增大;（5）剪切过程中有明显的剪胀现象出现。最后根据试件的破坏形状,初步分析混凝土、岩石类脆性材料的动静态剪切特性的机制。     

钢筋混凝土自复位剪力墙抗震性能试验研究

自复位剪力墙是通过无黏结预应力钢绞线将预制墙板与预制墙板/基础连接成整体,其震后恢复能力良好。通过1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和3个自复位剪力墙试件的拟静力试验,研究了地震作用下自复位剪力墙的破坏特征、滞回性能、自复位特性及耗能能力等。研究结果表明：与现浇剪力墙相比,自复位剪力墙震后残余变形较小,破坏轻微,易于修复;自复位剪力墙滞回曲线捏拢明显,滞回环呈旗帜形;随着弯矩贡献比的增大,试件的自复位能力逐渐提高,但耗能能力有所下降。     

密肋槽钢修复薄钢板剪力墙抗震性能研究

薄钢板剪力墙的屈曲荷载低，在地震作用下会产生较大残余变形，影响二次抗震性能。为此提出锚固密肋槽钢的方法修复震后损伤钢板剪力墙，根据附加肋板的受力模型，推导了修复内嵌钢板所需肋条间距限值公式。为研究该公式的合理性及修复后结构的抗震性能，对一榀单跨双层薄钢板剪力墙施加了两阶段低周往复荷载，即第Ⅰ阶段加载至1/130位移角，以达到在该加载步模拟地震损伤的目的，之后安装密肋槽钢修复内嵌钢板；第Ⅱ阶段将修复加固后结构加载至破坏，研究其抗震性能变化。结果表明：加劲肋具有足够刚度，可以有效抑制内嵌钢板残余变形；修复后结构破坏模式合理，滞回曲线饱满，附加肋板可以有效提高其耗能能力；结构刚度及延性较高，刚度相较原结构提升14%，位移延性系数达到3.12，具有良好的变形能力。     

常幅循环荷载作用下岩石的滞后及阻尼效应研究

通过花岗岩常幅循环加载试验,分析岩石的非线弹性滞后特性。卸载阶段,应变相位滞后于应力相位,加载阶段,应变相位可能滞后、相等或超前于应力相位。研究结果表明,加卸载中阻尼效应的差异引起变形曲线的畸形,变形-时间曲线变成一条上宽下窄的非正弦曲线,而塑性变形的累积使平均应变水平线逐渐上移,因此出现应变相位超前于应力相位的现象。基于应变相位与应力相位的关系,探讨滞回圈可能存在的形态,若应变相位始终滞后于应力相位,滞回圈呈椭圆形;若加载段中应变相位超前于应力相位,则呈新月形;若既有滞后又有相等和超前的情形,则呈长茄形。将岩石视为黏弹塑性材料,讨论动弹性模量和阻尼比的计算方法,给出两者的修正计算式。利用试验数据分析动弹性模量和阻尼比的演化规律,结果表明,动弹性模量的演化与应力水平密切相关,成线性或倒S型发展规律;而阻尼比则取决于动弹性模量以及滞回圈面积的大小,演化曲线呈U形或L形。