PVA纤维和纳米SiO2对地聚合物砂浆断裂性能的影响

针对72个尺寸为100mm×100mm×400mm的预切口小梁试件进行三点弯曲断裂试验,以临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能等参数为评价指标,研究了纳米SiO_2质量分数或聚乙烯醇(PVA)纤维体积分数对地聚合物砂浆断裂性能的影响.结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO_2或PVA纤维的掺入可以提高地聚合物砂浆的断裂性能;PVA纤维或纳米SiO_2掺入地聚合物砂浆后,能较大幅度地提高小梁试件的峰值荷载、临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能,这些断裂参数在纳米SiO_2掺量或PVA纤维掺量逐渐增大时皆呈现先增大后减小的趋势,并且在PVA纤维体积分数为1.0%或纳米SiO_2质量分数为1.5%的条件下达到最大值,此时小梁试件的荷载-裂缝口张开位移曲线最饱满,与坐标轴之间的包络面积最大.     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。     

基于XFEM的土体水力劈裂模拟

水力劈裂会对心墙堆石坝的安全造成严重的负面影响。宏观上,土体水力劈裂可看作是土体在水力楔劈作用下使局部裂缝(薄弱面)进一步发展的破坏过程。XFEM是一种可以有效描述裂缝的数值模拟方法。采用XFEM结合Biot固结理论,并对裂缝单元进行处理,从而以弥散式的裂缝状态和嵌入式的裂缝形态共同描述了土体的水力劈裂过程,并以一个模型算例和挪威Hyttejuvet坝的实际工程算例对方法进行了验证。该工作的成果有助于理解土体水力劈裂的成因和过程,可用于对土工结构物的流固耦合破坏分析。     

Simulating stress corrosion with a bonded-particle model for rock

A numerical model for rock that extends the formulation of the bonded-particle model (BPM) to include time-dependent behavior by adding a damage-rate law to the parallel-bond formulation is described. The BPM represents rock by a dense packing of non-uniform-sized circular or spherical particles that are bonded together at their contact points and whose mechanical behavior is simulated by the distinct-element method using the two- and three-dimensional discontinuum programs PFC2D and PFC3D (Particle Flow Code in 2/3 Dimensions). The extended model is called the parallel-bonded stress corrosion (PSC) model, because it mimics the stress-dependent corrosion reaction that occurs in silicate rocks in the presence of water. Force transmission through rock, and through a BPM, produces many sites of microtension, and it is postulated that stress-corrosion reactions may be occurring at these sites. The stress–corrosion process is implemented by removing bonding material at a specified rate at each parallel bond that is loaded above its micro–activation stress, and the form of the damage-rate law arises from considerations of chemical reaction-rate theory. Global force redistribution occurs throughout the process, and parallel bonds are removed from the system either by breakage (when their strength is exceeded) or by complete bond dissolution. The PSC model parameters can be chosen to match both the static–fatigue curve (time-to-failure versus applied load) and the damage mechanisms and deformation behavior (a creep curve showing primary, secondary and tertiary creep) of Lac du Bonnet granite.     

混凝土缝端微裂缝区数学模型的研究

本文首先对一些最重要的混凝土断裂的数学模型进行了综合评价，然后，在此基础上，提出了一个新的混凝土缝端微裂缝区数学模型，研究表明，新模型具有良好的工程实用价值。     

钢纤维高强混凝土的断裂韧度

通过100个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的钢纤维高强混凝土试件以及相同尺寸的45个高强混凝土试件切口梁三点弯曲试验,探讨了钢纤维体积分数和相对切口深度对高强混凝土断裂韧度的影响和高强混凝土断裂韧度的统计分布规律.结果表明,随着钢纤维体积分数的增加,钢纤维高强混凝土断裂韧度增益比成线性增加;随着切口深度的增加,断裂韧度略有降低;高强混凝土断裂韧度服从威布尔分布.在试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土断裂韧度的计算公式.     

用短棒试件测试无烟煤准静态断裂韧度试验研究

根据国际岩石力学学会建议采用的岩石断裂韧度测定方法,用短棒试件在Instron 1342型电液伺服控制材料试验机上测定了无烟煤准静态I型断裂韧度,其断裂韧度值在位移速率较低时提高较大,但随位移速率的提高有逐渐趋于稳定的趋势。从载荷-COD曲线图中分析了无烟煤断裂时,载荷出现跳动的原因,根据载荷跳动情况可以确定三角形韧带开始起裂时间。根据计算结果得出:试件加工几何上的误差对无烟煤断裂韧度值影响不大,造成的误差最大只有2.4%;但对弹性模量值的影响较大,造成最大的误差达到13.3%,同时用图解法得到了无烟煤的非线性度大于0.4。     

低温下结构钢材脆性断裂发生条件下的试验分析

钢材发生脆性断裂与两个条件有关 :温度和厚度。随着温度的降低和厚度增加 ,钢材的脆性增加。三点弯曲试验的结果表明 ,三种结构钢材脆性断裂随温度和厚度的分布具有明显的规律性。因此 ,本文从试验结果出发 ,分析了结构钢材发生脆性断裂的条件     

煤体的渗透性与裂隙分维的关系

通过研究煤体的渗透性与裂隙的分型规律，揭示了煤体的裂隙发育程度与分形维数的关系，得出煤体渗透性与裂隙分维关系式及煤体渗透性随体积应力、水压、分形锥数、强度的定量变化规律，对工程实际具有重要的指导意义。     

仿天然岩体裂隙渗流的实验研究

本文用人工粗糙面缝隙模拟天然岩体裂隙进行物理模型实验，对天然岩体裂隙渗流机理及其规律做了初步探讨。在总结洛米捷及路易斯研究成果的基础上提出了一个改进计算模式，使得计算理论值与实测值吻合得更好。