循环荷载作用下粉砂岩疲劳流变损伤模型研究

针对现有流变模型难以有效描述循环荷载作用下岩石变形及疲劳损伤演化特征等问题,开展了粉砂岩循环加卸载试验,分析了不同上限荷载下岩石的流变规律与疲劳特性。基于Kachanov蠕变损伤理论建立损伤变量,引入一个带应变触发和应力阈值的黏塑性元件,与Burgers模型串联构建循环荷载作用下岩石疲劳流变损伤模型;将正弦波应力函数替换流变微分本构方程中的恒定应力,推导岩石在循环荷载下的一维、三维微分型损伤本构方程,再根据叠加原理得到模型的黏弹塑性流变损伤方程。适用性验证表明,新建模型不仅可以精确地反映循环加卸载过程中粉砂岩的衰减、稳态流变阶段,还可以有效地描述上限荷载高于疲劳强度时的加速流变阶段。通过粉砂岩疲劳损伤流变全过程定量化分析,提出加速流变阶段的临界损伤阈值和破坏失稳判据,并给出加速流变阶段的启始时间、持续时间及疲劳寿命预测方法,模型对岩体工程长期稳定性评价具有一定的理论指导意义。     

循环荷载作用下钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应机理分析

为了研究钢筋混凝土短柱在循环荷载作用下受剪性能尺寸效应产生的机理,应用三维刚体弹簧元法,基于梁-拱模型,对3个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱抗剪作用进行分解,结果表明:应用三维刚体弹簧元法能较好地模拟不同截面尺寸钢筋混凝土短柱在循环荷载下的受剪性能;当达到极限荷载时,随着截面尺寸的增加,以名义剪应力为评判标准的抗剪强度逐...     

双面半透水边界饱和土层在循环荷载作用下一维粘弹性固结解析解

研究了在循环荷载作用下考虑土的流变特性时具有双面半透水边界的饱和粘土层的一维固结问题,根据瞬时加载条件下的解,通过积分的方法,得到了循环荷载条件下的解析解.并且根据解析解的结果,通过电算程序作出了几个主要影响因素对固结过程的影响曲线图,经过分析得出了一些重要的结论.     

双面半透水边界饱和土层在循环荷载作用下的一维粘弹性固结解析解

研究了在循环荷载作用下考虑土的流变特性时具有双面半透水边界的饱和粘土层的一维固结问题,根据瞬时加载条件下的解,通过积分的方法,得到了循环荷载条件下的解析解。并且根据解析解的结果,通过电算程序作出了几个主要影响因素对固结过程的影响曲线图,经过分析得出了一些重要的结论。     

循环荷载作用下超高性能混凝土的轴拉力学性能及本构关系模型

对具有不同拉伸应变特性(应变强化和应变软化)的超高性能混凝土(Ultra high performance concrete, UHPC)进行了单调和循环荷载作用下的直接拉伸试验。试验结果表明:应变强化UHPC基体开裂后进入多点微裂纹分布的应变强化段,达到极限抗拉强度后进入单缝开裂的应变软化段;应变软化UHPC基体开裂后直接进入单缝开裂的应变软化段;循环荷载下两种类型UHPC的轴拉应力-应变曲线包络线与单调荷载下的应力-应变曲线基本一致;基于刚度退化过程建立了两种类型UHPC的轴拉损伤演化方程,根据实测应力-应变曲线和试件的裂缝分布形态建立了两种类型UHPC的轴拉本构关系模型,与试验结果基本吻合;采用能量法研究了应变强化UHPC两阶段轴拉本构关系在数值计算时的等效方法。最后,通过无筋应变强化UHPC抗弯试验梁的数值模拟对本文建立的应变强化UHPC轴拉本构关系模型和损伤演化方程及相关假定进行了验证,结果表明本文建立的应变强化UHPC轴拉本构模型能较好地预测UHPC弯拉构件的极限承载力,轴拉损伤变量能在宏观层面上较好地反应试件的裂缝分布状态。      

Improved design of threaded connections by autofrettage in aluminium compounds for cyclic high pressure loading: design calculations and experimental verification

Threaded connections in an aluminium valve body under high internal pulsating pressure are investigated. A static straining process called autofrettage leads to an improved fatigue behaviour of the aluminium component, while normally the threaded connections are unloaded during this autofrettage. But by unloading the thread during autofrettage, the first loaded thread flank becomes the weakest point of this valve component. This effect is analysed with nonlinear finite element simulations, the FKM guideline for fatigue assessment and by experimental testing. The analytical and experimental parts match very well. It can be shown that a well‐designed autofrettage without unloading the threaded connection is helpful for the aluminium thread and extends its fatigue lifetime, as residual compressive stresses and an equalized stress distribution over the thread flanks can be achieved. Finally, different materials were chosen for the plug or screw, and this material influence for cyclic loading is shortly analysed.