用平台巴西圆盘试样确定脆性岩石的弹性模量、拉伸强度和断裂韧度——第二部分：试验结果

根据前文理论分析的结果，对平台巴西圆盘大理岩试样进行了平台压缩试验。试验结果表明，可以从一次有效的载荷．位移记录中同时确定脆性岩石的弹性模量E、拉伸强度σt和断裂韧度Kk。判断有效试验的标志是：(1)裂纹是从试样的中心部位引发的，并基本上沿着直径的方向扩展到临界点；(2)能够在试验中记录到最大载荷以后的破坏过程，即在达到最大载荷后，载荷先下降后又上升的过程，但载荷的上升不超过前面的最大载荷。基于内聚裂纹模型讨论了Kk的尺寸效应，利用Bazant的尺度律推出考虑断裂过程区影响修正后的断裂韧度Kk^m。     

C型环环向应力与加载载荷的公式推导与验证

基于任意C型环试样结构尺寸及其力学关系,建立了C型环内任意截面的力学模型,根据材料力学基本理论,推导出了其外壁和内壁任意一点环向应力与C型环试样加载位移、加载载荷之间的理论计算公式。为了验证本文推导的理论公式的正确性,建立了C型环试样的有限元计算的力学模型,当某试验要求C型环试样最大环向拉应力为650 MPa,对油管外径88.9 mm的C型环试样,通过有限元法和本文推导的理论公式对该结构工况进行计算和对比分析,得出有限元法和理论公式计算出需要施加的载荷和位移的误差分别为-1.82%和1.25%,证明推导文中推导的理论公式的正确性,为C型环硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和应力腐蚀开裂(SCC)实验加载参数的确定提供了简便的计算方法。     

平台圆盘劈裂的理论和试验

圆盘试样的劈裂试验可以确定岩石的抗拉强度,不过由于压条与试样接触处的压应力极高引起岩石的屈服碎裂,与试验原理不符。在圆盘试样中引进两个平台作为加载面,可以改善加载处的应力状态。实际试验时平台圆盘是压缩位移加载,内部的应力分布与均布载荷作用时不同。基于有限元计算,给出压缩位移加载状态下抗拉强度、压缩位移公式中的修正系数。在作用合力一定时,随平台张角的增大圆盘中心的拉应力降低,而压拉应力比增大,因而为了求得真正的岩石抗拉强度,平台张角不宜过大。又考虑到平台加工的和压缩加载的方便,建议选择30°左右。试样通常不会沿对称轴劈裂,试验机是位移控制加载,利用平台圆盘劈裂试验确定岩石断裂韧度KIc是困难的。     

测试断裂韧度的一类边裂纹平台圆环(盘)试样：数值分析和标定结果

 提出测试I型断裂韧度的一类新型试样,包括边裂纹平台圆环、边裂纹平台半圆环、边裂纹平台半圆盘,以及它们没有平台的情况,一共6种构型。采用有限元方法标定这一类边裂纹平台(半)圆环(盘)的量纲一化的应力强度因子,分析其变化规律,并给出相应的曲线拟合公式。结果显示,边裂纹(平台)圆环试样量纲一化的应力强度因子–裂纹长度曲线具有先升后降的特殊性质,这使得它们的测试临界点容易从对应的载荷–位移曲线判断和确定,可以方便地测试材料的断裂韧度。边裂纹平台半圆盘也有类似的性质,但试样宜选取较大的平台角,而边裂纹半圆盘和边裂纹(平台)半圆环却没有这种性质。此外,经过初步试验,用边裂纹平台半圆盘和边裂纹平台半圆环试样测得砂岩的断裂韧度,与用国际岩石力学学会建议试样所测结果吻合。     

岩石断裂过程区孕育规律与声发射特征实验研究

为研究岩石断裂过程区孕育规律及声发射特征,采用直裂缝圆盘砂岩试样在GCTS岩石测试系统上进行劈裂加载试验,借助数字图像相关方法(digital image correlation method,DICM)和声发射(acoustic emission,AE)仪进行实时监测,根据裂尖附近测线水平位移随载荷变化趋势和声发射定位点密集区域量化确定了试样断裂过程区长度;同时,考虑Williams级数展开式高阶项,基于修正的最大切向应力准则,确定了断裂过程区长度的理论值;最后探讨了试样的破坏形态。结果表明:DICM确定的试样断裂过程区长度均值为9.07mm,断裂过程区长度理论均值为5.19mm,其差异源于理论计算无法完全考虑岩石的微观特性及加载方式的影响;断裂过程区孕育程度达到最大时对应的载荷更接近塑性屈服点载荷,其载荷约为峰值载荷的92.19%~95.47%范围;声发射信号能够体现试样裂尖微裂纹随载荷孕育和发展过程,声发射定位点确定的试样断裂过程区长度与DICM有较好的一致性。有助于深入理解岩石断裂过程区的孕育规律。     

非等厚度四点弯曲试样环向应力理论研究

针对四点弯曲试样标准为等厚度直梁试样,不能真实模拟管件曲梁结构的真实工况,设计了一种外壁为完整的一段圆弧,内壁为一直线段和两段对称圆弧构成的非标准、非等厚度的四点弯曲试样。根据非等厚度的四点弯曲试样结构及其力学模型,推导出了其外壁任意一点环向拉应力与试样加载载荷之间的理论计算公式,建立了该四点弯曲试样的有限元力学计算模型。计算结果表明,文中推导出的理论公式计算出的最大环向应力与有限元法的计算结果误差的绝对值为0.06%～0.33%,几乎没有误差,充分证明了理论公式的准确性,该理论公式为非等厚度四点弯曲的应力腐蚀开裂试验加载参数提供了简便的计算方法。     

温差和内压载荷下PSP管轴向力分析

本文采用数学公式推导方法对钢丝缠绕增强复合管(PSP)在温差和内压载荷下的轴向力分别求解,然后线性叠加,得到温差加内压组合载荷下轴向力公式。采用ABAQUS有限元分析软件建立PSP管模型,加载温差和内压载荷,求出其端部轴向力,与理论分析得到的轴向力公式结果进行对比,误差在可接受范围内。     

采用平台巴西圆盘试样测试岩石抗拉强度的方法

指出三维条件下影响平台巴西试样应力分布的因素有试样的高径比和泊松比。通过80次三维有限元弹性计算，得到高径比和泊松比影响试样应力分布的规律，并发现试验中试样的起裂点不在端面中心。将起裂点出现在端面受压直径上的破坏定义为有效破坏，发现材料的抗拉强度与抗压强度的比值与有效破坏时的最大等效应力有着密切关系，即拉压强度比越大，最大等效应力出现的位置离端面中心越远，并且最大等效应力与拉压强度比成高度的线性关系。根据这一结果，得到基于强度理论测试平台巴西试样抗拉强度的方法和公式。与传统测试方法不同，这种方法需要知道材料的泊松比和抗压强度，以及适合于岩石材料的强度理论。     

平台巴西圆盘劈裂和岩石抗拉强度的试验研究

在巴西圆盘试样中引进平台作为加载面,可以改善加载处的应力状态。利用有限元计算平台巴西圆盘均匀位移压缩时,随着平台中心角的增大,圆盘中心的拉应力降低,压、拉应力比增大,应用Griffith准则能否确定岩石的抗拉强度以及应该如何选择平台中心角需要研究。对花岗岩、砂岩、石灰岩和辉绿岩,以中心角20°～90°的平台巴西圆盘进行劈裂试验,圆盘不是沿中心线破坏,且抗拉强度随平台中心角增大而增大。原因有两个,一是Griffith准则过高地估计了抗拉强度,二是试验机压头与平台之间存在摩擦。垫入0.5mm厚聚四氟乙烯薄片可使平台圆盘沿中心线破裂,但垫片侧向变形大于岩石,平台受到指向外侧的摩擦力,使得圆盘强度随中心角的增大而降低。单轴压缩强度高达240MPa的花岗岩,其劈裂强度(13MPa)与平台圆盘的劈裂强度相当,其余3种岩石完整圆盘的劈裂强度明显偏低,说明集中载荷造成的影响不容忽视。综合考虑摩擦效应和平台加工质量的影响,圆盘中心角以20°～30°为宜。     

单一试样确定大理岩和砂岩强度参数的方法

确定岩石的强度参数是室内试验的主要工作之一，但有时试样数量偏少，或离散性较大时会出现围压增大、三轴强度降低的现象，难以确定内摩擦角等参数。基于伺服试验机加载过程的实时控制，对大理岩和砂岩分别提出单一岩样确定强度参数的方法。大理岩在围压较高时具有明显的屈服平台，通过对同一试样逐级提高围压的加载方法，就可以得到不同围压下试样的强度，据此可以回归Coulomb强度曲线。而砂岩在高围压下轴向压缩破坏之后，保持试样轴向压缩变形恒定降低围压，其轴向承载能力随围压下降而线性降低，比例系数与围压对峰值强度的影响系数大致相同，利用岩样的三轴强度和该比例系数就可以确定Coulomb强度曲线。     

和谐与统一——建筑设计的原点与追求——洛阳市艺术中心建筑设计创作解析

建筑设计中的和谐美,体现在建筑自身、建筑与环境之间以及建筑与周围环境之间的关系,应是有机协调,有机呼应,整体统一的。通过对洛阳艺术中心设计创作的分析,阐述如何通过对建筑形式的把握,使之成为城市环境的有机组成部分,从而达到和谐与统一。     

桂离宫——朴实与和谐之美

1992年的元月正值日本的春节，去京都和奈良旅行的最大收获就是参观了闻名遐迩的皇室的行宫桂离宫。     

钢铁的表情——信息时代钢铁企业办公建筑设计的思考

通过宝钢集团公司不锈钢分公司主办公楼的设计实践,在"人性化的办公环境、生态和节能、表皮处理"等方面做了一些有益的尝试,为信息时代的钢铁企业办公建筑的设计,提出新的思路.     

"发展=重复+变化"——关于建筑和音乐的结构

本文提出了使建筑交响化的方法发展=重复 变化进而阐述了建筑与音乐相融相通的关系,并希望建筑师能够通过其他艺术得到启发,进而指导自己的建筑实践.     

岩土破损力学—— 结构类型与荷载分担

岩土破损力学是不同于岩土断裂力学和岩土损伤力学的新理论。介绍了岩土破损力学中分宏观、细观和微观3个层次的研究方法，把结构性岩土材料划分为碎裂结构、散块结构、包络结构和浮悬结构4种类型，并讨论了分别确定结构体和结构面分担荷载的基本原则。     

医院改扩建中的功能重组与布局优化——浅析南通医学院附属第一医院规划设计

通过南通医学院附属第一医院规划设计,对城市医院的改扩建进行理性思考,明确以现代化医院建设和建立以病人为中心、医护人员方便使用的医院环境为目标,不断完善日趋复杂的医院功能和布局、流线与交通组织、环境空间。     

形的整合与功能的整合——华立仪表园区规划与建筑设计

随着现代工业的发展,工业建筑设计也在不断发展。作为工业建筑的一种重要类型,工业园区的设计受到越来越多的关注。结合华立仪表园区规划与建筑设计,分析工业园区设计中如何对自然环境、建筑创新、企业形象、空间组织等多方面需求给予适宜的解答。     

日本集合住宅设计与生产工业化——住宅高附加值生产与多样化对应

钢筋混凝土预制板住宅是日本住宅生产工业化技术的代表。但是现有高附加值的生产方式很难有效地满足住户多样性的设计要求,生产变更的发生直接影响到住宅生产的发展。通过对日本代表性PC住宅生产的调查与研究,阐明了PC住宅高附加值生产及生产变更发生的原因,特别是对排除电气预埋部件有效地提高住宅生产性,满足住户多样性设计要求的课题有了明确的认识。     

后填海时代的荷兰建筑与城市——与水共生——城市和区域规划

Monolab建于1999年，目标是高级建筑和城市规划的研究，简易和实验是Monolab的主题。Monolab致力于通过提供高效、清晰的概念和先进的分析手段，综合当代文化处理复杂的项目Monolab设计领域广泛：从家具设计到别墅，由住宅项目、城市计划从车站和城市中心到销售中心。     

生态·功能·形象——高速公路服务区建筑设计探讨

结合实例,从生态技术运用、功能流线要求和标志性形象创造三个方面,分析高速公路服务区建筑设计的方法和要点,探讨未来高速公路服务区建筑的可持续发展方向。