不同高径比砂岩破裂机制与声发射特性对比研究

为探究尺寸效应对岩石加载过程中力学及声发射特性的影响,对5组直径相同、高径比不同的砂岩试样进行单轴压缩试验,并同步监测加载过程中的力学及声发射信号,对比分析不同尺寸试样加载过程中的力学特性与声发射信号变化特征发现:砂岩的抗压强度与弹性模量均随高径比的增加而减小,但当高径比达到某一数值时,两者趋于稳定;随着高径比的增加,试样的破坏形式呈现出劈裂破坏-锥形破裂-剪切破裂的变化规律;在整个加载阶段,小高径比试样的AE事件表现为多而分散,随着高径比的增加,大高径比试样的AE事件表现为少而集中。     

同高径比砂岩破坏特征及声发射特性研究

对5组高径比相同而尺寸不同的砂岩岩石样本进行单轴压缩试验,并同步监测加载过程中的力学及声发射参数。试验结果表明,高径比一定时,不同尺寸试样的破坏形式基本相同,呈现由剪切主导的破裂模式,但随着尺寸的增大,试样的局部性破坏增多;高径比一定时,尺寸效应对声发射的影响差异主要体现在裂隙不稳定发展至破裂阶段。     

单轴压缩作用下岩石尺寸效应的损伤演化规律研究

基于颗粒离散元程序PFC2D,通过建立平行黏结颗粒模型,参考水泥砂浆类岩石标准试件室内试验的宏观力学参数和破坏形态,采用"试错法"对黏结颗粒模型的细观物理力学参数进行校核。利用校核后的模型进行了不同高径比的单轴压缩试验,深入分析尺寸效应对岩石损伤演化规律的影响。研究结果表明:尺寸效应能显著影响岩石的损伤演化过程和损伤破坏模式,如张拉裂纹与剪切裂纹的比例、裂纹扩展形态等。尺寸效应能够影响裂纹瞬时产生量,高径比越大,峰值破坏附近裂纹瞬时生成量越大。从裂纹生成量的角度可建立损伤演化本构方程,岩石试样的损伤过程可分为损伤初始阶段、损伤稳定发展阶段、损伤加速发展阶段和损伤破坏阶段。尺寸效应对损伤变量的影响主要在第三、第四阶段,且高径比k=1.5~2.5时,损伤变量的变化基本一致。     

岩石混凝土类材料尺寸效应的试验及模拟研究

剖析不同尺寸岩石混凝土试件的力学特性,利用三点弯曲梁试验进行对比分析,并借助ABAQUS有限元软件进行模拟。分析指出,岩石混凝土类材料存在尺寸效应现象的原因在于,断裂带高度随着试件尺寸的增加而加大,断裂发生需要消耗更多的能量,承载能力因而越大;而随着尺寸增加,结构倾向于脆性破坏,材料强度不能得到充分发挥,强度下降。     

BFRP约束混凝土短柱轴压性能的截面尺寸效应研究

为了研究BFRP约束不同截面高宽比混凝土短柱轴压性能,进行了五种不同截面高宽比BFRP约束混凝土短柱的轴心抗压试验。按照截面高宽比、包裹层数,试件分15组,每组3个相同试件。结合试验结果,通过理论分析和数值模拟研究试件的轴心抗压强度、峰值应变及应力-应变关系。研究结果表明,各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致;截面高宽比不同试件的轴心抗压强度存在明显的截面尺寸效应;峰值应变随试件截面高宽比的变化比较离散,没有明显的规律;建立的强度模型与试验结果吻合较好;采用ANSYS分析软件能较好地模拟BFRP约束混凝土短柱的轴压性能。     

低温环境下复合矿物掺合料火山灰效应试验研究

采用比强度分析法对低温环境下矿粉、硅灰复合矿物掺合料的火山灰效应进行了研究.结果表明:随着温度的降低,砂浆试件的强度逐渐降低,加入复合矿物掺合料提高了砂浆的强度;通过对比180 d时砂浆强度发现加入15％矿粉+3％硅灰对低温环境下砂浆强度提升最大,0.5水灰比试件在10℃下强度提高了9％,火山灰效应贡献率为25.1％;0.36水灰比试件在10℃下强度提高了6％,火山灰效应贡献率为22.5％,5℃下强度提高了5％,火山灰效应贡献率为21.5％.     

高延性混凝土弯曲性能的尺寸效应

为了研究高延性混凝土尺寸变化对其弯曲性能的影响,测试了不同尺寸高延性混凝土试件的弯曲强度和弯曲韧性,采用统计学理论对试验结果进行了分析.结果表明:聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数都存在显著的尺寸效应,在相同龄期时,等效弯曲韧性指数的尺寸效应更为显著;随着养护龄期的增加,聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度和等效弯曲韧性指数的尺寸效应度增大.Ryan-Joiner正态性检验表明,聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数均服从正态分布,且随试件尺寸的增大,两者的变异系数均增大,说明聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数的尺寸效应符合Weibull尺寸效应统计理论的规律.     

不同直径GFRP筋的拉伸性能尺寸效应试验研究

利用电液伺服万能试验机对5种不同直径的GFRP筋进行了拉伸性能试验,研究了尺寸效应对GFRP筋拉伸性能指标的影响规律。试验结果表明,尺寸效应对极限强度和极限拉应变的影响比较明显,随直径的增大而减小,而对弹性模量的影响不明显;试样的拉伸破坏模式为劈裂破坏;应力-应变曲线呈现出线性关系;弹性模量的平均值为48.06GPa;相同直径下不同长径比试样对极限强度的影响需要进一步深入研究。     

低温对水泥砂浆硫酸盐侵蚀速率的影响试验研究

对于低温环境下普通硅酸盐、抗硫酸盐水泥砂浆试件的硫酸盐侵蚀情况进行了试验研究,建立了两阶段侵蚀破坏模型来反应温度对硫酸盐侵蚀速率的影响.通过将不同水泥品种不同水灰比试件浸泡在5℃、10℃、20℃环境下3％硫酸钠溶液中,以抗折强度为评价指标分析不同温度下硫酸盐侵蚀速率.结果表明:普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥砂浆试件随着温度的降低,受到的硫酸盐侵蚀逐渐加剧.抗折强度降低速率随着温度的降低而加快,同时降低水灰比可以提高水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀能力.     

定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂特性模拟分析

利用钢纤维随机生成算法建立了钢纤维增强水泥基复合材料有限元模型,基于粘聚裂纹模型模拟了定向钢纤维水泥砂浆三点弯曲断裂全过程.将数值模拟得到的荷载-绕度曲线与已有试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性.研究了砂浆基体不同粘聚律对定向钢纤维水泥砂浆断裂全过程的影响.计算分析了不同尺寸试件模型的断裂全过程,研究了试件尺寸对定向钢纤维水泥砂浆断裂特性的影响.结果表明:本文建立的定向钢纤维水泥砂浆有限元模型的数值结果与试验结果对比较好,粘聚律的变化对断裂全曲线影响较小;随着试件尺寸的增大,定向钢纤维水泥砂浆的名义强度存在一定的尺寸效应,本文建立的细观模型可有效研究钢纤维增强水泥基复合材料的细观断裂机理.     

型钢泡沫混凝土界面粘结滑移性能的试验研究

本文主要研究C型冷弯薄壁型开孔的钢泡沫混凝土界面滑移性能。根据33个型钢泡沫混凝土推出试件和4个对比试件的推出试验,得到型钢泡沫混凝土的荷载-滑移特征曲线,以及其破坏形态,探讨了不同开孔直径、间距、位置对界面滑移性能的影响。     

混凝土抗硫酸盐腐蚀性的试件尺寸选取

采用2种不同尺寸的混凝土试件进行室内混凝土抗硫酸盐腐蚀性快速破坏试验,寻求适用于室内混凝土抗硫酸盐腐蚀性快速破坏试验的最合理的混凝土试件尺寸。结果表明:采用尺寸为100mm×100mm×400mm的混凝土试件比采用尺寸为40mm×40mm×160mm的混凝土试件进行抗硫酸盐腐蚀性快速破坏试验的试验结果具有较好的准确性。     

超高性能混凝土立方体抗压强度尺寸效应

通过5种几何尺寸、3个强度等级和4种钢纤维掺量的超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压试验,研究了强度等级和钢纤维体积掺量等对UHPC立方体抗压强度及尺寸效应的影响,结果表明:UHPC立方体试件抗压强度的尺寸效应随强度等级的增加而趋于明显,R160级UHPC基体抗压强度尺寸效应度约为R120级UHPC基体的1.72倍。钢纤维掺量对UHPC抗压强度尺寸效应有较大影响,掺入3%钢纤维UHPC立方体试件抗压强度尺寸效应度比未掺加钢纤维的试件提高了46%。提出了UHPC立方体抗压强度尺寸换算系数建议值,建立了UHPC抗压强度尺寸效应律中参数的计算公式,可用于UHPC立方体抗压强度的分析计算。     

端钩型钢纤维UHPC抗压强度的试验研究

本文对5组超高性能混凝土(UHPC)立方体试件进行了轴心受压试验,观察不同纤维掺量及不同尺寸UHPC试件的破坏过程及破坏形态,研究了端钩型钢纤维及不同尺寸对UHPC受压性能的影响,比较各纤维体积掺量立方体试块的荷载-位移曲线,给出了纤维约束系数,分析了其对UHPC立方体抗压强度及压缩耗能的影响,建立了UHPC立方体抗压强度的预测模型。结果表明:与未掺纤维UHPC试件相比,掺入端钩型钢纤维的试件,在载荷达到极限荷载的40%左右时,试件开始发生损伤,在载荷接近极限荷载时,试件内部发生持续的快速断裂声响;掺入端钩型钢纤维的UHPC试件最终破坏呈多条斜向裂缝,且最终破坏时试件仍能保持完整形态,呈现“裂而不碎”的状态;随着端钩型钢纤维体积掺量的增加,试件的受压峰值荷载增加,且伴随着试件的变形增大;与未掺纤维UHPC试件相比,随着纤维掺量的增大,尺寸效应对UHPC的受压性能的影响逐渐减小。基于纤维约束指数,建立了UHPC立方体抗压强度的预测模型,预测结果与试验结果吻合度较高。     

大型气升环流反应器加置内件时氧传递规律的研究

研究了用结构简单而实用性强的筛板及折皱丝网组件作为内件,来促进大型气升环流反应器中气泡的分散,改善气液两相的混合,从而强化氧传递过程.文中分析了筛板开孔直径与开孔率对氧传递系数的影响,比较了两种内件效果,讨论了最佳结构尺寸.针对高径比大的气升环流系统提出了测定K_La值的平推流动态模型.模型计算结果与实测数据吻合较好.     

考虑尺寸及纤维掺量影响的高强混凝土断裂能试验研究

在断裂能测试分析中,试件尺寸及钢纤维含量同时影响混凝土测试断裂能.为研究不同钢纤维掺量及试件尺寸对高强混凝土断裂能的影响,制备了105根不同钢纤维体积掺量(0％、2％、3％)和缝高比(0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7)的几何相似单边切口梁试件.采用三分点加载试验方法,得到了不同开口裂缝深度、试件尺寸大小和钢纤维掺量对高强混凝土断裂能的影响规律.试验结果表明:钢纤维掺量能显著影响高强混凝土断裂能,但随着钢纤维掺量的增加,断裂能增长速度减缓;钢纤维高强混凝土测试断裂能Gf随初始裂缝长度的增加呈线性递减,随试件尺寸的增加呈线性递增,表现出明显的尺寸相关性;钢纤维的掺入可削弱试件缝高比变化对测试断裂能的影响,显著提高混凝土的韧性;基于边界影响模型,揭示了初始裂缝长度、试件尺寸对测试断裂能Gf产生的影响可归结为试件边界对断裂性过程区的影响.     

基于PFC2D的红砂岩破坏机制研究

为了研究红砂岩在单压作用下的破坏机制,对赣州某地红砂岩进行室内单压试验,得到了试件破坏过程中的变形和强度特征,同时借助颗粒流模拟软件PFC2D分析了红砂岩破坏过程微裂纹和能量变化规律以及颗粒间接触力演化特征。结果表明:岩石失稳破坏过程为岩样微裂纹、能量及接触力不断变化的过程;模拟试验中微裂纹自试件屈服阶段开始产生,以拉伸裂纹为主;而室内试验中裂纹出现在宏观起裂强度之后,裂纹不断扩展延伸直至贯通,最终产生宏观破坏;加载初期外界输入能量主要储存为应变能,当超过储存极限时试件局部发生破裂,当达到峰值强度时,能量逐渐转化为耗散能,在耗散能的作用下岩石内微裂纹进一步扩展致使试件破坏;加载过程颗粒间接触力由均匀分布到受力不均,在强力链作用下试件最终整体破坏。     

单向碳/玻璃纤维层内-层间混杂复合材料拉伸破坏模式研究

采用碳纤维/玻璃纤维层内混杂单向布,设计了5种不同混杂结构和5种不同混杂比的试件,研究了混杂结构、混杂比对碳纤维/玻璃纤维面内混杂复合材料0°拉伸破坏模式的影响,建立了各自的拉伸破坏模式。结果表明:1相同混杂比、不同混杂结构试件的破坏模式可归结为3类,在进行相同混杂比、不同混杂结构设计时要避免使用两半式[A3]结构;2相同混杂结构、不同混杂比试件的拉伸断裂应力和应变的变化趋势相反,其破坏模式可归结为两类。此种情况下,碳纤维/玻璃纤维混杂比控制在3∶2左右时拉伸性能较好。     

粗骨料含量对超高性能混凝土抗压强度尺寸效应的影响EI北大核心CSCD

完成了4组粗骨料含量,3个水胶比和4个几何尺寸含粗骨料超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压强度试验,分析了粗骨料含量和水胶比等对含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸效应的影响,结果表明:粗骨料含量对UHPC立方体抗压强度尺寸效应影响较大,含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸效应度约为不含粗骨料UHPC的1.39倍。随水胶比的提高,含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸效应逐渐减弱。建议了含粗骨料UHPC立方体抗压强度尺寸换算系数,提出了尺寸效应律参数计算公式,可预测含粗骨料UHPC的立方体抗压强度。     

剪跨比对腹板增强复合材料夹层梁受剪性能影响试验研究

对不同剪跨比(a/d)的纤维腹板增强复合材料夹层梁进行四点弯试验,得到其荷载-位移曲线和典型破坏模式,分析了不同剪跨比和纤维腹板厚度对其受剪机理影响规律。结果表明:剪跨比为1的试件承载力最大;随着剪跨比增加,腹板增强夹层梁极限承载力降低,延性性能降低,比强度降低;当夹层梁剪跨比小于3时,试件发生上面板压陷/芯材剪切破坏,当剪跨比大于3时,试件发生上面板受压屈服破坏;对具有相同剪跨比试件,纤维腹板能显著提高其极限承载力和延性性能,厚度越大,极限承载力提高效果越明显。