重组竹的单轴与纯剪应力应变关系

重组竹是将竹丝束平行组坯、经高压胶合而成的一种生物质复合材料,是一种极具潜势的建筑结构材料。研究重组竹的基本力学性能和应力应变关系,是建立此类材料本构关系和进行重组竹结构非线性分析的基础。将重组竹理想化为横向各向同性复合材料,通过试验,给出了重组竹各主轴方向的单轴与各主平面的纯剪力学参数,建立了各种应力状态下的应力应变关系。结果表明,重组竹力学性能优于常用的结构用木材,且变异性较小。重组竹顺纹受拉强度约是顺纹受压强度的2倍;横纹受拉强度远远低于横纹受压强度;横切面内的剪切模量及强度远远低于另外两个方向,且横纹剪切强度是顺纹剪切强度的3倍。重组竹的应力应变关系和破坏模式与纤维参与受力程度密切相关。顺纹受拉时,拉应力完全由纤维承担,破坏表现为纤维的脆性拉断,强度最高,应力应变为完全线性关系;其他应力状态下,破坏均发生在基体或纤维-基体界面,若裂纹的扩展受到纤维限制,破坏呈渐进性,强度较低,应力应变曲线由早期的线性关系转入后期的非线性关系;当裂纹的扩展未受到纤维限制,破坏强度最低,应力应变呈线性关系。     

煤层高压注水渗透特性试验研究

为了研究不同孔隙水压对煤岩渗透特性的影响规律,利用MTS电液伺服岩石试验系统对深部矿井的煤岩试件进行了不同孔隙水压、尤其是高孔隙水压下的煤岩渗透特性试验。结果表明:渗透率以及体积应变曲线具有较好的一致性,均呈现U字形走势;而在外界条件一定的情况下,孔隙水压对渗透性能以及体积应变的作用效果与该煤岩孔隙水压临界阈值有关,高于临界阈值的孔隙水压对煤岩渗透性能起到数倍于低孔隙水压时的改善作用。此外,孔隙水压对煤岩强度极限亦有重要影响,且孔隙水压愈高,煤岩的破坏强度极限愈低,扩容效果愈明显,渗透率峰值亦愈加后延。研究结果对利用高孔隙水压改善煤岩渗透性能、提高煤层注水防灾效果具一定指导意义。     

不同MgO掺量混凝土动态损伤特性的研究

对不同MgO掺量(0％、2％、4％、6％、9％、12％)的混凝土进行了应变速率(10-5s-1、10-4 s-1、10-3 s-1和10-2 s-1)下的单轴抗压试验研究,分析了不同MgO掺量混凝土的基本力学参数变化规律.结果表明:(1)相同应变速率下,随着MgO掺量的升高,混凝土的峰值应力和峰值应变整体上表现出升高的趋势,并且得到混凝土的峰值应力和峰值应变随MgO掺量变化的关系式;(2)相同MgO掺量下,混凝土单轴受压下的峰值应变随应变速率的变化离散性较大;(3)混凝土弹性模量随MgO掺量和应变速率的变化波动性较大;(4)基于Weibull统计理论分布的损伤本构模型,描述了不同MgO掺量的混凝土损伤破坏过程,混凝土材料的损伤发展主要有3个阶段:损伤起始阶段、损伤发展阶段和损伤破坏失稳阶段.     

Fe-Cr-Mo合金颗粒对磁流变弹性体损耗因子的影响

为改善磁流变弹性体(MRE)的阻尼性能,使用Fe-Cr-Mo合金颗粒(通过电火花方法制备得到)与硅橡胶混合制备得到了MRE样品.利用DHVTC振动测试系统测试了MRE在0~500 m T磁场范围内的动态剪切性能(激振频率为5 Hz,应变振幅为1.90%).重点研究了Fe-Cr-Mo颗粒对MRE的损耗因子的影响.结果表明,Fe-Cr-Mo合金颗粒含量达到70%时,MRE的零场损耗因子具有最大值0.24.此外,当磁场强度达到500 m T时,MRE(颗粒含量为60%)的损耗因子增加了13%.增加MRE中Fe-Cr-Mo合金颗粒含量,或者增大外磁场都会导致MRE损耗因子的提高.     

OCr18Ni24Mo6N奥氏体焊缝金属循环塑性变形的力学本构关系

针对OCr18Ni24Mo6N奥氏体焊缝金属开展了系列应变幅的循环加载试验,并分析了循环应力应变特性.结果表明:循环塑性变形条件下表观弹性模量随应变幅的增大呈线性降低特点;循环塑性应变显著降低屈服强度,且屈服强度随应变幅的增大呈线性降低特点;塑性变形段的真应力和真应变塑性分量满足单对数强化弹塑性本构关系,并建立了OCr18Ni24 Mo6N奥氏体焊缝金属循环应力应变本构方程.     

单层石墨炔薄膜力学性能的分子动力学模拟

采用AIREBO势,通过分子动力学(MD)模拟,对锯齿型(Zigzag)和扶手型(Armchair)单层石墨炔薄膜的力学性能进行了研究。模拟结果表明石墨炔的平衡距离为3.42,分子互作用势能为-153.5mJ/m3。用能量法和应力-应变曲线法分别计算杨氏模量和剪切模量。用能量法求解时,锯齿型石墨炔薄膜杨氏模量和剪切模量分别为531.2GPa和137.3GP,扶手型石墨炔薄膜分别为504.7GPa和126.5GPa;用应力-应变曲线法求解时,锯齿型石墨炔薄膜的杨氏模量和剪切模量分别为478.6GPa和128.3GPa,扶手型石墨炔薄膜分别为470.7GPa和120.5GPa。最后我们研究了温度对力学性能的影响。     

结构用平压毛竹集成材单轴本构关系研究

为研究平压毛竹集成材单轴拉压状态下的应力-应变本构关系,以5年生毛竹的根部、中部和稍部为原料按照1∶1∶1的比例制备的毛竹集成材试件为研究对象。探讨了毛竹集成材受拉和受压状态下的破坏模式及应力-应变全过程曲线。研究结果表明:毛竹集成材的受拉破坏表现出典型的脆性拉断破坏;毛竹集成材的受压破坏属于延性破坏,具体表现3种典型破坏模式:纤维纵向撕裂、竹片层间开裂和褶皱破坏,经历了3个破坏阶段,即线弹性阶段、弹塑性阶段和加速破坏段。对于毛竹集成材单轴受拉应力-应变关系,提出了线弹性模型;对于毛竹集成材单轴受压应力-应变关系,提出了三折线模型和多项式模型,理论模型结果和试验结果吻合较好,为毛竹集成材结构有限元分析提供研究基础。     

30CrNi3MoV钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机对30CrNi3MoV钢进行单向热压缩试验,研究了其在变形温度950~1150 ℃、应变速率0.01~10 s^-1的热变形行为,构建了应变补偿型流变应力本构方程,并绘制出该钢的热加工图。结果表明,30CrNi3MoV钢真应力-真应变曲线有3种不同特征:高温小应变速率时,表现为典型的动态再结晶过程;低温小应变速率时,曲线为动态回复特征;应变速率较大时,应力随应变的增大而增大,无明显的峰值应力。采用5次多项式拟合构建的应变耦合流变应力本构方程具有高的精确度,采用该方程获得的预测值与试验值的平均相对误差为3.2%,相关性系数R值为0.993。从热加工图中得到试验钢最佳的热加工工艺参数范围是:变形温度为1020~1150 ℃、应变速率为0.03~0.35 s^-1。     

Simulation Charpy impact energy of functionally graded steels by modified stress-strain curve through mechanism-based strain gradient plasticity theory

In the present work, Charpy impact energy of functionally graded steels produced by electroslag remelting composed of graded ferritic or austenitic layers in both crack divider and crack arrester configurations has been modeled by finite element method. The yield stress of each layer was related to the density of the statistically stored dislocations of that layer and assuming by Holloman relation for the corresponding stress-strain curves, tensile strengths of the constituent layers were determined via numerical method. By using load-displacement curves acquired from instrumented Charpy impact tests on primary specimens, the obtained stress-strain curves from uniaxial tensile tests were modified. The data used for each layer in finite element modeling were predicted modified stress-strain curves obtained from strain gradient plasticity theory. A relatively good agreement between experimental results and those obtained from simulation was observed.     

缓冲/回填材料的热损伤与纵波速度关系研究

采用岩石力学试验系统、超声波检测仪、扫描电镜等设备对缓冲/回填材料在25℃～300℃范围内的力学特性和纵波速度进行研究。结果表明:在200℃以前,缓冲/回填材料的应力–应变曲线斜率、单轴强度随温度的上升而呈增大趋势;200℃～300℃的应力–应变曲线斜率、单轴强度随温度升高都有不同程度的降低。缓冲/回填材料的平均纵波速度在25℃～100℃时呈增大趋势,在100℃～300℃呈减小趋势。因此,纵波波速与单轴强度相关性与缓冲/回填材料的特性不同。