Seismic performance analysis of Tibetan rubble stone walls based on irregular block geometry indexes

为量化不规则毛石墙体几何指标(块体形状、块体尺寸、水平和竖向接缝)对其抗震性能的影响，对3片1/2缩尺的传统藏式毛石墙体进行低周往复荷载试验，获得其典型破坏形态、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能参数。基于藏式毛石墙体的不规则构造特征和块体形状，结合灰色理论建立不规则块体面积、周长等9个形状参数与墙体地震响应特征的关联度。研究结果表明：低周往复荷载下块材几何尺寸对墙体抗震性能的影响最大；大块石组砌的墙体抗剪刚度和承载力均较大，且墙体规则性和质量等级较好、抗震性能更优。确定了量化藏式毛石墙体抗震性能的几何指标的方法，可用于评价藏式毛石墙体的基本受力性能。     

新型预应力薄壁钢约束方木柱轴心抗压试验研究

为改善木柱轴心抗压等受力性能,探索性地提出了一种新型预应力薄壁钢约束方木柱。对所提出的预应力薄壁钢约束方木柱进行轴心抗压性能试验,获得其轴心抗压强度、耗能性能、荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线。试验结果表明,相对于纯木柱,预应力薄壁钢约束方木柱的轴心抗压强度和耗能性能等均得到了明显提高,轴心抗压强度相对于纯木柱提高46.92%～55.27%,耗能性能提高125.3%～137.59%。最后根据已有研究成果及推导,提出了预应力薄壁钢约束方木柱轴心抗压强度计算公式。     

碎屑流冲击刚性挡墙的力学模型研究

山体滑坡或山体崩塌所产生的碎屑流常对拦挡结构造成严重的危害,通过室内模型试验研究刚性挡墙抗碎屑流冲击的力学模型。根据64组试验的碎屑流冲击过程,建立冲击力力学模型,计算出法向冲击力、切向冲击力及冲击力的作用高度。并将试验结果中的最大冲击力及残余力,与Ashwood模型、Adel模型及所提模型进行比较。结果表明,所提模型计算出的冲击力与试验结果更加吻合,Ashwood模型计算出的冲击力相比试验结果偏小,Adel模型的结果相比试验结果也较接近。在假设基底反作用力的位置为堆积区长度的2/3的条件下,冲击力作用高度与试验结果最接近。最大的法向力与切向力都随着基底摩擦角的增大而不同程度的增大,挡墙摩擦角只对切向力有明显影响。研究结果可为滑坡或崩塌碎屑流的防灾减灾设计提供参考依据。     

内置薄壁H钢木组合梁连接界面受力性能试验研究

为明确内置薄壁H钢木组合梁所采用的抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接界面的组合受力机理和受力性能,进行了单纯抗剪螺钉连接、单纯环氧树脂粘胶连接和抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接界面的推出试验,以研究三种组合连接界面的破坏模式,获取三种组合连接界面的荷载-位移关系曲线、开裂荷载、极限荷载和有效抗滑移刚度等.分析结果表明,抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接综合了单纯抗剪螺钉连接和单纯环氧树脂粘胶连接的各自受力特性,避免了单纯抗剪螺钉连接和单纯环氧树脂粘胶连接的脆性破坏特征,相对于单纯抗剪螺钉连接和单纯环氧树脂粘胶连接表现出更高的连接界面抗剪承载力,并具有很好的延性和界面残余抗剪承载力.提出了连接界面抗剪承载力计算公式,该公式可用于计算单纯抗剪螺钉连接、单纯环氧树脂粘胶连接和抗剪螺钉+环氧树脂粘胶复合连接界面抗剪承载力,计算结果与试验结果吻合较好.     

Q690高强钢疲劳损伤后力学性能试验研究

服役结构材料疲劳损伤后的残余力学性能对结构可靠性的评估有着至关重要的作用。为此,对Q690高强钢经不同疲劳损伤后的残余力学性能进行了试验研究。根据Q690高强钢在不同疲劳荷载作用下的疲劳寿命,设定了3级疲劳荷载和9组损伤振动次数,并将Q690高强钢试件在各疲劳荷载下进行不同次数的预损伤疲劳振动。然后,对这些具有不同疲劳损伤的试件进行静力拉伸试验,观察试件的断裂模式并获得应力-应变曲线,对比分析具有不同疲劳损伤试件的屈服强度、抗拉强度和伸长率等力学性参数的变化规律。结果表明：Q690高强钢经疲劳损伤后的断口位置和截面形貌均发生明显变化;疲劳损伤后Q690高强钢在静力拉伸作用下的应力-应变关系曲线均无屈服平台,拉伸过程中出现位移不变、拉力突然减小的卸载现象,造成应力-应变关系曲线出现振荡;Q690高强钢的弹性模量受疲劳损伤影响相对较小,但是屈服强度、抗拉强度、伸长率、屈服应变和极限应变却随疲劳损伤增加而减小。根据试验结果,建立了Q690高强钢力学性能参数与疲劳损伤之间的拟合公式,利用该公式可对具有不同疲劳损伤的Q690高强钢结构的力学性能进行有效评估。     

公路隧道钢管混凝土拱架偏压长柱承载机理研究

通过对不同尺寸的钢管混凝土长柱进行偏压试验,对比分析了试验结果与数值模拟结果,主要研究了核心混凝土以及钢管的力学性能和破坏特征,研究结果表明:(1)钢管是影响钢管混凝土压弯承载力的主要因素,钢管的直径、壁厚与钢管混凝土长柱在偏压荷载作用下的承载能力有较大关联;(2)偏心距的增大会减小钢管混凝土长柱的承载力,但影响程度与钢管尺寸有关,钢管截面尺寸越小,偏心距对其承载力的影响越小;(3)钢管在承载时表现出明显的弹塑性特性,在达到极限承载力时,钢管弯曲部位由于受压屈服导致破坏;(4)核心混凝土在承载过程中主要承受压力。由于钢管对核心混凝土的约束效应,虽然核心混凝土已经进入塑性阶段,但在钢管的约束下仍有一定的承载能力;(5)在轴向压力作用下,钢管混凝土的破坏过程是整体达到屈服极限,但由于整体变形的差异导致弯曲破坏。     

TC11钛合金应变率相关的拉伸行为

为了获取TC11钛合金拉伸性能随应变率的变化规律,对该材料开展了宽应变率范围下的单轴拉伸试验。结果表明,随着应变率从准静态增加到动态,TC11钛合金的屈服强度略有上升,而应变硬化模量下降。此外,在准静态和动态拉伸下,TC11钛合金均发生了剪切断裂,但动态断裂面上韧窝尺寸小于准静态断面上韧窝尺寸。进一步对材料在变形过程中的温升进行了分析,结果发现,高应变率下材料断裂面上更小尺寸的韧窝和材料更容易发生应变软化归因于动态加载情况下材料中产生了更高的温升。     

60 Coγ射线辐照对硅泡沫材料压缩性能的影响

为了给60 Coγ辐照条件下硅泡沫垫层的构型设计和工艺优化提供依据,本工作通过材料辐照实验、力学实验和扫描电子显微镜观察等方法,研究了60 Coγ射线辐照对硅泡沫材料压缩性能的影响,探索了辐照条件下硅泡沫材料的损伤机理,并在此基础上建立了辐照环境条件下多孔硅泡沫材料压缩性能的预测模型,给出了材料压缩模量和断裂应变随辐照剂量的变化规律.结果表明:γ辐照对材料压缩性能的影响较为明显,在预压缩量较低的情况下,辐照后硅泡沫材料力学性能呈先升后降的趋势;当预压缩量超过50％时,辐照后硅泡沫材料力学性能呈先陡后缓的下降趋势.预压缩量为30％、辐照剂量为300 kGy时,硅泡沫材料的拉伸强度和剪切强度分别增加了69％和84％;而辐照剂量增大到1000 kGy时,其值分别下降了47％和50％.结合材料宏观性能和细观结构的分析认为,γ辐照引起的交联反应和降解反应是造成硅泡沫材料力学性能改变的主要原因.     

箱包炸弹内爆作用下单层球面网壳结构的动力响应分析

运用ANSYS/LS-DYNA建立跨度40 m凯威特K8单层球面网壳,采用流固耦合算法,考虑箱包炸弹在网壳内部爆炸的最不利类型,获取其动力响应规律。研究结果表明:在不同炸点水平位置下,网壳内部流场分布特征、冲击波传播路径以及冲击波与网壳作用过程存在差异,各特征响应随炸点水平位置的改变变化较大,网壳杆件塑性应变百分率大致在网壳半跨的3/4处达到极值;环杆塑性应变百分率较斜杆以及肋杆高,环杆轴向应力呈现的高频率、高幅值的"环杆效应"特征与环杆所处的位置有关,且主要位于网壳的倒数1~3环区域;由于冲击波的局部增强效应,内爆荷载作用下网壳结构的易损薄弱部位主要有柱脚、支座附近杆件以及网壳环杆3部分。     

γ辐照剂量和预压量对硅泡沫材料性能的影响

硅橡胶泡沫材料的减震吸能特性与其使用环境和使用状态密切相关,而目前有关辐照环境条件对材料性能的影响研究却很少。鉴此,本研究通过扫描电镜(SEM)观察和力学性能测试,研究了预压量和辐照剂量对硅橡胶泡沫材料性能的影响,并通过辐照前后材料应力-应变曲线中应力平台段宽度和平台应力大小的分析比较,进一步研究了辐照对材料减震吸能特性的影响及其作用机制。研究结果表明:辐照剂量为100kGy、预压量低于30%时硅橡胶泡沫材料性能和应力-应变曲线中应力平台段宽度的变化并不明显。而随着辐照剂量的增加,应力平台段的宽度逐渐减小,材料减震性能下降。从材料的宏观性能和微观结构来看,低辐照剂量下硅橡胶泡沫材料辐照损伤中交联效应占据优势,交联密度的增加使得材料硬度和强度的提高以及断裂伸长率的降低。而辐照剂量超过500kGy后,泡沫材料辐照损伤中降解效应占据优势,进而导致材料硬度和强度的降低以及断裂伸长率的提高。该研究为辐照前后材料性能评估提供了理论依据和手段。