胶结粗粒土强度变形特性研究

在大量三轴试验资料基础上,分析了胶结粗粒土在围压、养护时间、水泥含量等因素下的应力应变关系,并与无胶结试样的应力应变关系进行对比.结果表明,各影响因素对胶结粗粒土的变形和强度影响显著,与无胶结的粗粒土相比,胶结粗粒土的应力应变曲线呈明显的应变软化现象,且试样的剪胀现象明显,为确定胶结粗粒土的应力应变关系奠定了基础.     

周期性荷载作用下岩石力学特性数值模拟研究

为研究周期性荷载作用下岩石的力学特性,开展了基于离散单元法(DEM)的岩石疲劳数值模拟试验,通过模拟单轴压缩试验研究了数值模型中微观参数对试样宏观参数的影响,再通过数值疲劳试验研究了砂岩的疲劳变形特性。结果表明,砂岩的疲劳应力—应变曲线受控于单轴应力—应变过程曲线,疲劳破坏时的轴向应变即为周期性荷载最大应力在单轴应力—应变曲线中所对应的峰后部分应变。通过分析砂岩的疲劳渐进破坏过程发现,最大应力和平均应力是影响砂岩疲劳寿命的两个重要因素。研究成果对于了解岩体疲劳破坏机理、合理评价工程稳定性有重要意义。     

广义塑性模型在海洋砂土中的适用性研究

为研究广义塑性模型在海洋砂土中的适应性,采用静、动三轴仪对海洋砂土进行了固结排水剪切及固结不排水循环剪切试验,根据试验结果拟合出砂土的广义塑性模型参数,并利用此参数对动模量和阻尼比试验进行了数值模拟,比较了试验结果与模型拟合结果的差异。结果表明,计算结果与试验测定的动模量、阻尼比与动应变的变化规律一致,该模型能很好地反映砂土单调加载的应力－应变特性及小应变阶段的循环加载条件下的变形特性。     

静三轴试验中固化疏浚泥的力学特性研究

为正确理解固化疏浚泥的力学性质,通过对固化疏浚泥进行固结不排水静三轴压缩试验,研究了围压和固化剂掺量对固化疏浚泥的破坏形式、应力—应变关系及抗剪强度参数的影响。试验结果表明,随着固化剂掺量的增加,固化疏浚泥的应力—应变关系由应变硬化型变为应变软化型;破坏形式由塑性破坏向脆性破坏过渡,而围压对其破坏形式无影响;固化疏浚泥的强度和抗变形能力均随着围压和掺量的增加而增大,但当围压小于土体内结构体的屈服强度时,围压对抗变形能力的影响可忽略;粘聚力和内摩擦角随固化剂掺量分别呈对数型和线性规律增长。     

核电汽轮机末级长叶片材料的疲劳性能研究

为了掌握核电汽轮机末级长叶片材料1Cr12Ni3Mo2VN的疲劳性能,开展了低周疲劳试验研究,测试了材料的疲劳循环响应特性、循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,比较了不同疲劳寿命预测模型的预测结果.结果 表明:叶片材料在循环寿命的绝大部分期间都保持非常稳定的应力应变状态,仅在循环寿命初期表现出一定的循环软化特征;作为一种屈强比极高的材料,在循环周次105次及以上的疲劳寿命区域,循环塑性应变占总变形的比重变得非常小;断口形貌显示疲劳裂纹基本均起源于试样表面;Ramberg-Osgood模型和Manson-Coffin模型可以较好地拟合叶片材料的循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线;Manson-Coffin模型和Langer模型对低周疲劳寿命预测均保持了较好的准确性;三参数幂函数能量模型在104循环周次以下的预测结果很好,需要更多的数据来提高其在更高循环周次的寿命预测准确性.     

砂岩蠕变力学特性及流变模型研究

水利枢纽工程中库岸高边坡流变现象显著,是工程长期稳定性的潜在隐患。以某大型水利枢纽工程近坝库岸高边坡石英砂岩为例,采用RLW-2000岩石三轴流变试验系统进行不同应力状态下的蠕变力学试验。结果表明,岩石瞬时应变、蠕应变随围压的增加而逐渐增大,初始、稳态和极限加速蠕变速率随围压的提升而递增;围压促进砂岩蠕变变形发展,高围压下的初始蠕变速率可能大于低围压下的极限加速蠕变速率;砂岩在围压5、10、15MPa下的长期强度分别为24.8、32.3、39.7MPa,长期强度随围压的增强而逐渐增大。结合试验成果,分析砂岩的流变性态为粘性-粘弹性-粘塑性,基于统一流变力学模型理论,确定H-H|N-N-N|S模型结构。由于传统元件模型难以辨识不同加速蠕变阶段曲线形态,引入SN和SP非线性元件改进传统模型,得到一个新的非线性蠕变力学模型,并将其拓展到三维情形。辨识蠕变试验数据,对比预测曲线和试验数据,证明了所建模型的可行性和合理性。研究成果可为水利枢纽工程的长期稳定性分析提供参考。     

混凝土直拉试验和三点弯曲断裂试验确定的软化曲线的比较

通过混凝土材料直拉和弯曲试验,分别取得了混凝土拉伸软化曲线,并对比分析了直拉试验和三点弯曲断裂试验结果。结果表明,直拉试验所得受拉峰值应力较三点弯曲断裂试验小,这是因为在三点弯曲断裂试验中,应变梯度提高了混凝土的受拉峰值应变,从而提高了受拉峰值应力;直拉试验所得断裂能比三点弯曲断裂试验略大。总体上看,两种试验所得混凝土软化关系相近。因此,三点弯曲断裂试验可代替直拉试验获得混凝土拉伸软化曲线。     

核电低压转子钢30Cr2Ni4MoV低周疲劳性能研究

对30Cr2Ni4MoV进行了拉伸试验和低周疲劳试验,对30Cr2Ni4MoV的拉伸性能进行了分析,得到了大直径转子不同部位力学性能的分布特征和30Cr2Ni4MoV的塑性模量。采用应变控制对30Cr2Ni4MoV进行不同应变幅的低周疲劳试验,结果表明,30Cr2Ni4MoV有明显的循环软化特征,30Cr2Ni4MoV转子钢的芯部与表面低周疲劳性能体现出较好的一致性,并拟合得到该材料Manson-Coffin公式与应变-寿命三参数公式。两种拟合公式都能较好地拟合原始数据,应变-寿命三参数公式能更好地反映材料高周疲劳性能。     

应变软化模型在FLAC~(3D)二次开发中的应用

基于FLAC3D软件提供的二次开发平台,利用Visual C++语言在FLAC3D中成功实现了模拟土的应变软化本构模型的开发,通过算例计算结果与实测值比较验证了开发模型的正确性.以UserMohr模型为例,阐述了在FLAC3D中开发用户自定义模型应具备的基本知识和开发步骤,为其他用户进行FLAC3D的二次开发提供了参考.     

某核电厂软岩地基动态力学参数特征试验研究

  [目的]  循环荷载会影响岩石的强度和力学性质,目前核电工程中等风化砂岩的动态参数研究相对较少。  [方法]  以某核电厂软岩地基中等风化砂岩相关物理参数统计得出物理参数与深度的规律,随后利用MTS三轴试验机进行频率为1 Hz的不同应力幅值循环加、卸荷载试验,得出中等风化砂岩的动力学参数的规律。  [结果]  研究表明:90个中等风化砂岩的取样深度与波速呈幂函数关系,随着深度的增加,砂岩的波速也随之增加,砂岩的密度基本在2.50 g/cm3左右。不同应力幅值循环加、卸荷载试验给出了中等风化砂岩试样在单轴下的滞回环形态、轴应变、阻尼比及动弹模的变化规律:增加循环次数,试样轴应变增加,塑性变形不断增大,滞回环的面积逐渐增加,内部裂隙不断扩展发育,循环所消耗的能量逐渐增大。滞回环的形态皆为尖叶状,在应力减少或者增加的转折点处滞回曲线呈尖状而非圆状,说明试样对应力的变化反应迅速,在应力转折时试样的塑性应变较小。随着动应变增加,试样动弹性模量逐渐减少,阻尼比逐渐增加。动弹性模量、阻尼比与动应变呈线性关系。拟合曲线相关系数R在0.92以上,具有良好相关性。  [结论]  试验研究成果对核电厂软岩地基的动态参数测定和评价具有很好的工程参考意义。