超弹性形状记忆合金丝力学性能试验

目的 研究形状记忆合金循环拉伸时的基本力学性能,为基于形状记忆合金的阻尼器设计奠定基础.方法 采用循环拉伸的试验方法,考虑循环次数、加载速率、峰值应变等参数对形状记忆合金的应力应变关系、阻尼和残余应变等性能的影响,把试验结果同Grasser理论模型进行对比,研究影响形状记忆合金超弹性性能的主要因素、影响规律和结果.结果 在一定的加载速率下,随着循环次数的增加,应力-应变曲线逐渐下移,20次循环后趋于稳定.随着循环次数的增加,相变应力和阻尼逐渐减小,残余应变逐渐增加并趋于稳定;加载应变越快,耗能能力略有减低;随应变幅值的增加,超弹性SMA丝材料的耗能能力和等效阻尼近似线性增加,材料模量随应变幅值的增加明显降低,但应变幅值对材料的相变应力影响较小.结论 经过一定次数的循环以后,形状记忆合金能表现出稳定的非线性应力应变关系和耗能能力,是制作阻尼器的较理想材料.     

多种因素影响下的超弹性SMA丝材力学性能

通过对常温下1 mm直径的形状记忆合金（SMA）丝材进行循环加载次数、加载速率和预应变的分析,以得到各因素下SMA丝材的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度和耗能能力等力学性能及相应力学参数。结果表明:循环加载30次、单一幅值为0.06的SMA丝材,与1次循环、逐级加载的SMA丝材力学性能基本相同;随着加载速率的增大,SMA丝材的应力和割线刚度逐渐增大,且在加载速率为0.001 8 s-1时耗能值最大;预应变的增大会减小SMA丝材的割线刚度,但同时也提高其应力,且在预应变为0.007 5时耗能值最大。研究结果可为SMA自复位阻尼器的应用提供理论基础。     

基于遗传算法的奥氏体SMA神经网络本构模型

为了研究加/卸载速率对奥氏体SMA(shape memory alloy)本构的影响,以弥补Brinson等经典SMA本构模型的不足,进行了奥氏体SMA丝的力学性能试验。根据材性试验结果和神经网络、遗传两种智能算法理论,提出了两种速率相关型SMA本构模型,一种是BP网络本构模型,另一种是遗传算法优化BP网络本构模型。并对这两种本构模型进行了Matlab仿真模拟。SMA材性试验结果表明,循环稳定后,加/卸载速率对SMA的超弹性性能影响较大。Matlab仿真结果表明,以试验数据作为神经网络训练数据的遗传优化BP网络本构模型,其预测曲线与试验的应力-应变曲线吻合很好,预测误差很小,相比未优化BP网络本构模型具有更高的稳定性,是一种较为理想的速率相关型本构模型。     

循环次数对加筋橡胶砂动力特性影响试验研究

将橡胶砂填入经过高强焊接的土工网状格室形成加筋橡胶砂,通过大尺寸循环单剪试验研究加筋橡胶砂在4种竖向应力、5种位移幅值下的滞回曲线、动剪模量比和阻尼比随循环次数的变化规律。结果表明:60次循环单剪中,循环次数对低配比、低竖向应力橡胶砂的影响比较明显,随着循环次数的增加材料吸收能量的能力减小,减震效能逐渐下降,塑性变形能力下降;循环次数对小剪切加筋橡胶砂动剪模量有增加效应,对大剪切应变的有略微减小效应;当竖向应力较小时,循环次数对动剪模量影响不稳定,呈现波动性;当竖向应力较小时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较少,当竖向应力较大时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较多。     

盐岩损伤测试中卸载模量研究

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,对盐岩和大理岩进行了单轴压缩下的7级加卸载试验和低周循环加卸载试验测试,对盐岩和大理岩的卸载模量进行了探讨。低周循环试验加载波形采用正弦波,频率1Hz,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。通过试验,得到了盐岩应力应变滞回环均为条带状,大理岩则均为尖叶状;盐岩在加卸载部位具有较大不可逆变形,对应弹性响应较慢,大理岩则反之;盐岩卸载模量变化趋势受加载测试方法影响较大,而大理岩在2种试验条件下得到的卸载模量变化趋势相似;加载应力幅值比加卸载循环数对盐岩不可逆变形增量影响更加显著。损伤变量研究结果表明,利用低周循环加卸载方法测试具有显著时间效应变形岩石的损伤弹性模量,能更真实反映其损伤特征。     

冻融循环条件下膨胀土力学特性试验研究

为研究人工配制膨胀土作为深季节冻土室内模型试验材料,其力学特性随冻融循环的变化规律,将其与原位膨胀土进行对比.通过两者压缩试验结果的分析可以发现,有关抗剪强度参数,两者均表现出随冻融循环次数增加而减小的规律.与原位膨胀土相比,人工配制膨胀土因受冻融循环次数影响,内摩擦角下降速率更低,粘聚力下降的速率更高.两者在动应变相同的情况下,随冻融循环次数累积,动剪切模量均减小,阻尼比均增加,且阻尼比改变的最大值均发生在第一次冻融循环,之后冻融循环过程中人工配制膨胀土阻尼比随冻融循环次数增加的变化量大于原位膨胀土,其变化速率较稳定,与人工配制膨胀土表现出规律一致性.     

青藏铁路沿线负温填土长期动力力学特性试验研究

本文通过室内试验和理论分析相结合的研究方法对高原高寒铁路填土的动力力学特性动剪切模量和阻尼比进行了分析。首先,开展了室内固结不排水长期循环三轴试验,分析了不同负温、循环应力比对路基粉质粘土和地基砂土的动剪切模量和阻尼比等动力特性的影响。结果分析发现,对于路基粉质粘土,动剪切模量与温度呈现明显负相关性,且随着循环应力比增大而展现出较明显的增长趋势,阻尼比随着动剪切模量的增长而减小;对于地基砂土,动剪切模量和阻尼比受温度的影响与粉质粘土的响应规律呈现相同趋势,但同在—10℃温度与循环应力比为0.2的条件下动剪切模量的值高出约110MPa,是1.22倍,而阻尼比是0.66倍。值得注意的是砂土的动剪切模量在循环应力比约为1时响应达到峰值,意味着动应力幅值达到围压时,随着循环应力比的增大,动剪切模量呈现减小的趋势而阻尼比则呈现出增大的趋势。随后,在Wichtmann提出的高周循环模型的基础上,建立了对动剪切模量的预测模型,能良好反映动剪切模量在温度和循环应力比影响下随振动次数的响应规律,通过拟合参数w₀反映动剪切模量随循环应力比先增后减的规律,拟合数学关系显示长期振动次数约在13000次以上。最后,基于Hardin-Drnevich双曲线模型对动剪切模量和阻尼比的试验结果进行拟合,得到了动剪切模量与阻尼比的函数关系式从而能大致预测阻尼比随动剪切模量变化的趋势及范围,随着归一化剪切模量的增大阻尼比呈现出减小的趋势。     

高温水冷后循环加卸载条件下花岗岩的渗透性

针对水下隧道火灾喷水灭火降温过程中围岩的渗透性问题,对高温水冷后循环加卸载条件下花岗岩的渗透性开展了试验研究.以高温(25、400和900 ℃)水冷后的花岗岩试样为研究对象,通过轴向压应力循环加卸载过程中气体渗透性试验,研究花岗岩渗透率变化规律.结果表明:轴向压应力循环加卸载试验过程中,花岗岩试样的卸载模量随着高温水冷处理温度升高而减小,随着轴向压应力增大,卸载模量总体呈上升趋势,气体渗透率随温度升高而增大;花岗岩BET比表面积与BJH孔体积在900 ℃高温水冷后明显减小.     

碳纤维石墨导电沥青砂浆压敏性能研究

以碳纤维与石墨作为导电相材料,通过室内制备导电沥青砂浆试验,分析了不同碳纤维掺量、石墨掺量、石墨碳纤维两相复合对沥青砂浆电阻率的影响;通过循环加载试验分析了材料的压敏性及可逆性;引入电阻率变化率Fn、单位应力下电阻率变化值Kn两个参数,通过数理统计,探讨了不同循环加载次数下Fn、Kn变化的规律与趋势。试验结果表明:碳纤维与石墨的掺入可以有效降低沥青砂浆的电阻率;材料电导率随压应力的增加而增加,随压应力的卸载而下降,有较好的压敏性;Fn、Kn随循环加载次数有很好的相关关系;随着循环荷载次数的增加,单位应力下电阻率变化值减小,机敏可逆性趋于稳定;进一步改善材料设计,减少材料的塑性变形,对保证初期检测结果的可靠性十分重要。     

加卸载后含铜矽卡岩在轴压及频繁扰动共同作用下的动力学特征

为了研究加卸载后含铜矽卡岩在轴压及频繁扰动共同作用下的动力学特征,以冬瓜山铜矿井下900 m深处出矿进路附近的含铜矽卡岩为研究对象,利用改进的SHPB加载试验装置开展加卸载后含铜矽卡岩在轴压及频繁扰动共同作用下的动态力学试验,研究含铜矽卡岩的动态变形特征、能量耗散特征和破坏模式等。结果表明：不同冲击气压产生的动荷载对含铜矽卡岩的变形特征无明显影响,表现为试样的动态应力-应变曲线呈近似抛物线形状;随频繁扰动次数增加,含铜矽卡岩的峰值应力减小,峰值应变增大;随冲击气压增大,入射能、反射能、透射能和吸收能均增大,单位体积吸收能随入射能增大而增大,表现为吸收能量的过程;频繁扰动次数不断增加导致试样内部损伤程度加剧,微裂纹增多且扩展速度加快,最终导致试样发生宏观破坏,影响岩石破坏块度大小,同时也增大了“岩爆”的发生概率。