锈损冷弯薄壁型钢材料力学性能试验

为研究锈蚀对冷弯薄壁型钢材料力学性能的影响,通过对工业环境下服役9 a的冷弯薄壁C型檩条进行拉伸试验,探讨锈蚀程度、类型对其材料力学性能的影响.研究了钢材断口形态、应力-应变曲线、力学性能指标与其锈损程度、类型之间的关系,建立了锈损冷弯薄壁型钢材料本构模型.在此基础上,运用有限元方法分析比较了锈蚀对不同材料属性、不同厚度钢板力学性能的影响.结果表明:点蚀试件断口为单一的平断形式,而全面锈蚀试件断口则呈现为斜断、圆弧断或阶梯断;点蚀试件均表现为屈服平台、颈缩段消失,而全面锈蚀仅当锈蚀率达到36.14%时,屈服平台才消失;试件屈服强度、极限强度、伸长率、极限应变、弹性模量均随锈蚀程度增大而减小,当锈蚀率为36%时,强度下降36.66%,伸长率下降约70%.点蚀对延性的影响要高于全面锈蚀,锈蚀对冷弯薄壁型钢材料性能的影响要高于热轧型钢.     

基于细观尺度再生混凝土力学性能研究进展

再生混凝土能合理利用建筑垃圾,节约资源。国内外学者从细观尺度对再生混凝土损伤、破坏等力学性能进行了大量研究,论文对其研究方法及进展进行总结。介绍了再生混凝土的细观组成,对不同细观数值研究方法的模拟效果进行了评价分析,总结与试验结果吻合度较高的本构关系模型,为进一步从细观层次对RAC的性能进行分析提供了参考;通过对比试验方法的结果从细观层次揭示了再生混凝土的损伤破坏机理;从材料层次对破坏机理进行分析,并对再生混凝土研究方向进行展望,以期加快再生混凝土的研究推广及应用。     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性．方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性．结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小．圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正．结论模拟所得梁跨中弯矩一应变曲线和试验结果吻合较好。证明了模型的正确性．     

单丝复合体系界面力学行为的表征

界面是纤维增强树脂基复合材料的重要细观结构,极大程度地影响着该材料的宏观性能以及破坏模式.单丝复合体系是界面力学性能表征的主要研究对象.从细观力学实验,细观力学模型以及数值模拟3个方面出发,全面地阐述了单丝复合体系界面力学行为表征的手段和方法.细观力学实验是建立细观力学模型以及发展数值模拟方法的基础,应充分利用三者的关系,建立完善的界面性能表征体系,以便更加准确的预报复合材料的力学性能,满足各个行业的要求.     

3D打印混凝土层条间界面抗拉性能与本构模型

通过直接拉伸试验,研究3D打印混凝土层、条间界面的抗拉强度与整体拉伸-变形曲线. 通过XCT扫描,根据孔隙率在基体与界面处的分布规律,确定层、条间界面的厚度和平均孔隙率. 根据打印混凝土基体与层、条界面的变形关系得到界面的拉伸-变形曲线. 基于混凝土的拉伸塑性损伤本构理论,建立3D打印混凝土层、条间界面的拉伸本构模型. 研究结果显示：打印混凝土层、条间的平均抗拉强度为1.636、1.514 MPa,分别占基体抗拉强度的85.8%、79.4%;层、条间界面抗拉强度和极限变形与界面处孔隙率存在明显的线性关系;层间界面厚度约为0.81 mm,条间界面厚度约为2.12 mm;所建立的本构模型与试验结果较吻合,能够准确反映拉伸荷载作用下界面的力学响应,可以为3D打印混凝土数值模拟提供可靠依据.     

钢水余热衬瓷层磨损机理

针对工业生产中摩擦磨损造成零件失效的现象,对材料表面耐磨损问题进行研究.采用钢水余热衬瓷技术,借助钢水散出的热量把陶瓷复合粉料烧结在铸钢件表面,形成了高耐磨性衬瓷层.磨损试验结果表明,衬瓷层磨损失重率是淬火45^#钢的1/80; 用SEM分析了涂层的显微组织,发现陶瓷颗粒比较均匀地分布在金属基体组织中,颗粒被基体金属紧紧包覆.分析认为,这些陶瓷颗粒承载着摩擦过程的大部分载荷,这种显微组织是耐磨性大幅度提高的重要原因之一.     

聚合物—水泥界面粘结层的结构分析

本文采用解粘实验方法和高效液相色谱检测技术,对聚合物水泥基复合材料中几种聚合物与高铝水泥间的复合界面层进行了组成和结构分析;讨论了不同粘结力在界面层中的作用形式及其对材料设计和复合性能的影响。在此基础上,对聚合物水泥基复合材料界面粘结层的结构模型进行了描述。     

界面层内压力分布的力学分析

用力学方法分析了界面特性与热力学的关系,导出了界面层内压力分布的一般表达式,并与Gibbs方法进行比较,当简化到不考虑界面层厚度时,在界面处压力发生突变,所得结果与界面热力学中的Young-Laplace方程一致.     

再生复合骨料混凝土的技术经济分析

分析了再生复合混凝土骨料的来源与性质,将再生复合骨料混凝土性能与普通混凝土进行了比较,体现了再生混凝土性能优越、环境效益及经济效益明显的显著特性.讨论分析了再生混凝土利用的可行性及其适用范围,结论表明,该技术完全可以在实际工程中得到广泛应用.     

弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析

为研究弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管的稳定性能,采用有限元分析软件,基于层间双线性本构关系,建立玻璃钢内衬再生复合管有限元模型,分析外管腐蚀程度和内衬层厚度对玻璃钢内衬复合管稳定性能的影响,得到复合管受弯作用的应力云图并提取弯矩-管道中心点位移曲线。结果表明:外管壁与玻璃钢内衬层之间的层间作用力在一定程度上限制了管道变形的快速发展,提高了复合管的极限弯矩与因屈曲导致管道失稳破坏前的抗变形能力。带腐蚀坑的复合管道的变形与应力主要集中在腐蚀坑最深处周围,随着腐蚀深度的增加,弯矩极值逐渐降低。     

预应力混凝土叠合板的叠合面受力性能研究

通过43块简支预应力混凝土叠合板的系统试验。探讨了预应力混凝土叠合板的叠合面在不同处理方式下的受力性能。在综合分析试验结果的基础上,提出了预应力混凝土叠合板在不同的叠合面处理方式下的叠合面受剪承载力计算公式和适用条件,计算结果与试验结果符合较好。文中还给出了叠合面粗糙度的明确定义和相应的施工方法。     

厚表土层中竖井沥青夹层复合井壁的试验研究

以相似理论为基础，用模拟试验研究了有沥青夹层的复合井壁，得到了沥青夹层的适宜厚度，传递竖直附加力的规律和数值；同时研究了外层井壁的可压缩层材料，获得可压缩层材料与传递到内层井壁的竖直附加力的关系。     

PVA纤维增强水泥基复合材料的性能试验研究

通过单轴抗压试验、直接拉伸试验、四点弯曲试验、抗折试验对不同配比和不同试件形状的PVA纤维增强水泥基复合材料进行力学性能试验研究,结果表明：加有PVA纤维的水泥基复合材料的抗压强度提高不大,大约是10%,而抗拉强度和抗弯强度则提高很多,且出现了许多细小裂缝,呈现出应变硬化特性,极限拉应变可达1.8%;利用直板型试件做直接拉伸试验比胫型试件做直接拉伸试验的试验结果准确,且易于试验操作.试验结果证实了PVA纤维增强水泥基复合材料具有很好的韧性.     

复合材料脆塑性力学行为的有限元分析

提出一种适用于脆塑性复合材料的弹脆塑性本构模型,并将该模型引入复合材料结构的力学行为分析中,采用Ｒ．Ｈｉｌｌ的屈服准则,设计了一个完整的复合材料结构弹脆塑性数值计算格式,给出了实验以及计算结果。     

钢筋再生混凝土柱压弯性能的重复荷载试验

为减小尺寸效应影响, 了解符合实际工程的钢筋再生混凝土柱压弯性能, 进行了4根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同再生粗骨料取代率、不同配箍率的钢筋混凝土方形截面柱大偏心受压重复荷载试验, 研究了其受压破坏形态、承载力、侧向受弯刚度、钢筋及混凝土应变规律.结果表明:钢筋再生混凝土大偏心受压柱的破坏过程、破坏形态、侧向受弯刚度退化、钢筋和混凝土的应变与普通钢筋混凝土柱的区别不明显.参照现行《混凝土结构设计规范》 (GB50010—2010) 的相关计算公式, 计算钢筋再生混凝土大偏心受压柱承载力, 其计算结果与试验结果符合较好.     

新型钢——混凝土梁柱组合节点力学性能研究

建立三维有限元模型,分别对钢筋混凝土梁柱节点和新型钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁节点的力学性能进行研究。钢骨采用格构式构造,即采用角钢代替梁中纵向钢筋,用钢量不会增加很多,用薄钢板代替箍筋,角钢可以和混凝土很好的协同工作,节点不采用传统的加强环式连接,而是将其直接穿过柱拉通。结果表明,新型节点可很好传递梁端弯矩和剪力,初始刚度大,且延性好,有很长的屈服平台,屈服后承载力下降不多,抗震性能优越。破坏时柱钢管应力较小,没有出现屈服,柱内核心混凝土大部分处于受压状态,应力较小。节点域和柱变形极小,说明该种节点整体性很好,刚度大。破坏时塑性角外移,避免了节点域的脆性破坏,符合强节点,弱杆件的抗震设计原则。     

2次预应力简支组合梁受力性能与技术经济分析

高速铁路预应力混凝土桥梁徐变上拱过大会影响桥上列车运行安全,为了控制预应力混凝土桥梁徐变上拱,将2次施加预应力新技术应用于预应力混凝土梁中,以箱梁为例,设计了4根不同预应力度的2次预应力简支组合梁,分析了其各施工受力阶段截面应力、强度和抗裂性,并进行了结构尺寸与配筋完全相同的常规预应力混凝土简支梁和2次预应力简支组合梁徐变上拱的对比计算分析。结果表明：2次预应力简支组合梁截面应力梯度小,受力合理,与常规预应力混凝土简支梁相比,徐变上拱减少约40％～60％;并可以降低梁的建筑高度,节约10％左右的预应力筋和一定数量的混凝土,具有明显技术经济优势。     

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。