H70黄铜局域化剪切变形行为研究

借助分离式霍普金森压杆和金相显微镜研究了高应变速率下H70黄铜中的绝热剪切现象。实验结果表明,当应变速率为5.0×10~4s~(-1)、6.0×10~4s~(-1)时,加载后H70黄铜中均出现绝热剪切带,且带内原始粗大晶粒发生动态再结晶而细化。另外,随着应变速率从5.0×10~4 s~(-1)增加到6.0×10~4s~(-1),对应的临界应变和绝热剪切形成能分别从1.346、723.71 kJ/m~3增加到1.578、805.94 kJ/m~3,即随着应变速率的增加,应力坍塌点对应的临界应变和绝热剪切形成能均增加,表明H70黄铜的绝热剪切敏感性随着应变速率增加而降低。     

轴对称状态下粘性土剪切带倾角试验

利用全自动三轴仪进行了南京及附近地区粉土、粉质粘土、粘土的不排水剪切试验,研究剪切带倾角随围压和含水量之间的变化规律,比较Mohr Coulomb理论、Roscoe理论和Arthur理论对剪切带倾角的预估.试验表明轴对称条件下,粉土样剪切带倾角随着围压的增高而增大,含水量对粉土样剪切带倾角的影响不大.在相同围压的情况下,松散试样的剪切带倾角略高于密实试样的剪切带倾角.粉质粘土、粘土样的剪切带倾角随着含水量的增加而降低.Mohr Coulomb理论计算得到的剪切带倾角与试验实测值较接近.     

土-结构接触面剪切力学特性及其影响因素试验

利用DRS-1型超高压直残剪试验系统,研究了不同试验条件下土-结构接触面的剪切力学特性,采用归一化方法获得了剪切强度和剪切位移之间的相关关系.结果表明:当法向应力σ3MPa时,剪切应力-位移曲线呈应变软化型;当σ=3～5MPa时,基本呈线性强化型;而当σ≥8MPa时,基本呈应变硬化特性;结构面粗糙度影响接触面的本构关系及剪切强度,在同一法向应力条件下,剪切强度随粗糙度的增加而增大,但随着法向应力的增加,其影响程度逐渐降低;一定范围内剪切速率(v=0.02～1.2mm/min)的改变对本构关系及剪切强度基本无影响;对于颗粒细小的硅粉-结构接触面,剪切应力-位移曲线基本不受粗糙度及法向应力等影响,基本呈现出理想的弹塑性特征,但剪切强度随着法向应力的增加而增大.     

饱和花岗岩水-力耦合力学特性试验研究

采用全应力多场耦合三轴试验仪,对饱和花岗岩开展了不同加载速率、不同围压、不同孔压下的水-力耦合三轴压缩排水试验,分别给出了饱和花岗岩在不同加载速率、不同有效围压下的应力-应变曲线,分析了峰值强度、峰值应变、弹性模量随加载速率以及有效围压的变化规律。研究结果表明:(1)在不同有效围压和加载速率的条件下,岩样的应力应变曲线均经历了非线性压密、弹性、屈服、峰后四个阶段。偏压加载初期非线性压密阶段比较明显,而随着围压的升高非线性段逐渐消失;由于花岗岩的致密性较高,因而曲线的弹性阶段较长且相对平滑;在屈服和峰后阶段,岩石呈现出明显的脆—延性转化的过程。(2)饱和花岗岩的峰值强度随着加载速率的增加而增大;且当有效围压相同时,岩石的峰值强度大致相等,抵抗外界荷载的能力大致相同。(3)缓慢加载条件下饱和花岗岩的峰值应变表现出加载速率强化效应,但强化效果是有限的;且在有效围压相同条件下,随着围压和孔压的同步增长,峰值应变也呈增长的趋势。(4)弹性模量随着加载速率的增加呈二次多项式增长,但随着围压和孔压的同步增长而逐渐降低。     

缺陷岩样的变形局部化及剪切面的反射与折射

平面应变岩样在单方向施加栽荷条件下,采用拉格朗日元法(FLAC)模拟了端面约束对具有初始随机材料缺陷的岩样破坏过程及应力-应变曲线的影响.对于粗糙端面试样,可在试样中部观测到剪切带;靠近试样两端面的弹性区域的形状类似三角形,其高度随着轴向应变的增加而降低,直到达到常数.对于光滑端面情形,未观测到剪切带的停滞及折射现象,而反射现象较常见.对于粗糙端面试样,剪切带不能贯穿试样的两端面;很少观测到反射现象;可见到剪切带的停滞现象;剪切带的折射现象较常见;通常,一条较长的剪切带可以贯通试样;剪切带发生折射之后,其倾角有所降低.粗糙端面时的应力峰值比光滑端面时高.端面约束不同时的峰后刚度及应力峰值所对应的轴向应变没有明确的规律.不同端面条件下,试样中部剪切带花样既有一定的类似性(由于微弱的端面约束与相同的初始随机材料缺陷分布),又有不同的一面(端面约束的不同及两端面附近的剪切带传播至试样中部).     

煤体剪切破坏过程电磁辐射与声发射研究

用剪切实验台和电磁辐射、声发射接收系统对煤体剪切破坏的电磁辐射、声发射特征进行了研究 .结果表明 ,煤体剪切破坏过程中电磁辐射和声发射有两种类型 :一种是在加载初期出现较高的强度 ,加载中间阶段有较为平静的区域 ,主破坏发生前又逐渐增强 ,破坏时出现较高的强度 ,破坏后逐渐减弱 ;另一种是随应力增大电磁辐射和声发射持续增强直至破坏 ,破坏后减小 .试验结果与预测冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的现场测试结果吻合 .     

岩石类材料摩擦局部化损伤本构关系研究

基于损伤弱化与摩擦强化的思想,利用弹簧、胶结杆、滑片组成细观子链D,并引入剪切带宽度,建立了摩擦局部化损伤本构关系.在本构关系的应力-应变曲线上,随剪切带宽度的增加,硬化模量和峰值强度降低.对比已有的应变梯度理论发现,在细观层次上局部化失稳表现为剪切滑动旋转机制,摩擦滑动效应与已有的应变梯度效应具有物理等效性.各种加载条件下的应力-应变曲线形态表明,局部化带宽度的变化对应了各种通过作用于微观键而影响岩石力学性质因素的变化,如温度、加载速率、颗粒尺寸、气体在岩石内表面的吸附作用等.因此,摩擦局部化损伤本构关系适用于更为复杂的工程地质条件.     

混凝土中黏结型锚栓剪切试验方法

针对单独锚栓剪切试验方法（SSTM）存在的缺陷,提出2套在加载板尾部配置辅助锚栓的双锚栓剪切试验方法（DSTM）. 总计6个直径规格、90个锚栓的比对剪切试验表明,单独锚栓剪切试验获得的承载力低于双锚栓剪切试验获得的承载力,但均能达到以0.6倍锚栓杆体抗拉强度表示的理论剪切承载力的水平;单独锚栓试验加载板的转动导致剪力-位移实测曲线存在明显的离散性;在双锚栓试验中,对辅助锚栓施加约2.0 kN的预紧力,就能在加载板转动约束体系中建立有效的连接,借助辅助锚栓的拉伸刚度有效限制加载板的转动,显著降低剪力-位移试验曲线的离散性. 2套双锚栓剪切试验方法获得的试验结果具有一致性,作为辅助锚栓使用时承担拉力的历史不会影响其剪切性能.     

锚杆-土体界面剪切特性影响因素试验研究

采用自行设计的室内锚杆-土体界面剪切试验装置模拟锚杆抗拔过程,共开展了72组剪切试验,深入研究了有无预压、土体含水率和压实度3个因素对锚杆-土体界面剪切特性影响。试验结果表明:锚杆-土体界面剪应力随剪切位移的提高而提高,但是当剪切位移达到一定值后,锚杆-土体界面剪应力逐渐弱化或被破坏,并出现锚杆-土体界面剪切位移增加而剪应力降低的现象;土样含水率和压实度对极限剪应力的发挥有十分重要的影响,含水率等于或略大于最佳含水率的土体有利于界面极限剪应力的提高,土体压实度越大,极限剪应力也越高;对于有预压情况,剪切试验中当竖向压力低于预压力时,预压力对于锚杆-土体界面极限剪应力有明显的增强效应,但随着土体上覆压力增大,预压力的增幅效果逐渐减弱,甚至可能出现不利于极限剪应力发挥的现象。     

基于标点法的土体局部应变数字图像量测

提出一种基于标点法的土体局部应变数字图像量测方法来测量加载过程中土样中部区域的应变。精度分析表明,利用该方法测得轴向应变和横向应变量测精度可达±0.007%,剪切应变量测精度可达±9.0×10-5;通过刚体平移试验分析了镜头畸变引起的系统误差分布规律,在保持目标区域尽量居中的前提下,系统误差可以控制在0.02%以内。给出了一个无侧限压缩试验的应用实例,在加载的各个阶段利用数码相机拍摄照片,借助数字图像处理技术得到各阶段节点位移进而求得标记区域内4个高斯点处的应变值,并对试样中部区域和试样整体的变形过程进行对比。结果表明,该方法可以真实详细地反映土样局部区域的变形演化过程。     

半装配式再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验

为研究半装配式单排配筋混凝土剪力墙结构的抗震性能以及再生混凝土在预制剪力墙中的应用效果,设计了4个不同轴压比下工字形半装配式单排配筋普通混凝土和再生混凝土剪力墙试件,试件由底部带预留孔的上层预制剪力墙、带墩头竖向分布钢筋的基础梁、二者之间的坐浆层以及纵横墙交接处的现浇暗柱组成,基础梁顶部伸出的单排竖向墩头钢筋伸入上层预制墙体底部的预留孔中,采用灌浆锚固的方法连接,并进行了低周反复荷载试验,分析了各个试件的破坏特征、承载力、刚度以及耗能等.结果表明:在水平荷载作用下,预制剪力墙与基础梁之间的连接部位出现水平通缝并产生较小滑移,墙身分布着X形交叉斜裂缝;随着轴压比的增大,试件的承载力提高,但延性较差;再生混凝土试件的破坏形态和受力性能与普通混凝土试件相近,再生混凝土可用于工厂预制的结构构件中;半装配式单排配筋混凝土剪力墙构造简单、施工方便,且抗震性能良好,可用于低多层剪力墙结构中.     

对混凝土剪力墙静态破碎效果的试验研究

为考察成孔方式、剪力墙厚度等对混凝土剪力墙静态破碎效果的影响,开展了9片混凝土剪力墙试件的静态破碎试验。采用倾斜向下斜交于墙片侧面打孔、注入静态破碎剂进行破碎和竖直向下垂直于墙片顶面打孔、注入静态破碎剂进行破碎这两种破碎方案。为提高破碎效果,在墙片侧面打孔后用锯片切断钻孔侧的竖向分布钢筋,在墙片顶面打孔后用锯片切断两侧的水平分布钢筋。试验结果表明:采用这两种破碎方案,破碎后产生的块体短边尺寸为孔间距或者孔边距;倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度随墙片厚度的增加逐渐增大;竖直向下垂直于墙片顶面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度与墙厚无关;破碎效果的先后顺序为:竖直向下垂直于墙片顶面打孔并切断两侧水平分布钢筋竖直向下垂直于墙片顶面打孔不切断钢筋倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并切断钻孔侧竖向分布钢筋。     

预制剪力墙中墩头钢筋预留孔灌浆连接锚固性能

为研究预制混凝土剪力墙结构中的墩头钢筋预留孔灌浆连接的锚固性能,考虑混凝土强度、再生混凝土粗骨料取代率、钢筋直径、锚固长度、预留孔直径等参数,制作了27个预制混凝土墩头钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件和24个预制混凝土直钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件.拉拔试验结果表明:带墩头钢筋在高强灌浆料中锚固150mm时,其极限黏结强度为直钢筋与灌浆料黏结强度的1.8倍以上,建议此种墩头钢筋锚固长度取为0.6lab;高强灌浆料与普通混凝土、再生混凝土预留孔孔壁的黏结性能良好,预制剪力墙中的预留孔直径可选择50 mm.     

混凝土厚板和转换梁静态破碎试验

混凝土厚板和转换梁是建筑结构中的重要水平构件。为探究如何绿色、高效地完成二者的拆除,本文开展了3个混凝土厚板试件和7个混凝土转换梁试件的静态破碎试验,并在破碎前切断或剔除配筋。试验结果表明:垂直于厚板顶面钻孔进行混凝土厚板破碎时,试件内的水平纵筋影响静态破碎过程中的开裂程度,沿孔连线及其延长线切断或剔除厚板上部纵筋可提高破碎效果,破碎后形成块体的短边尺寸为孔间距或孔边距;倾斜向下斜交于转换梁侧面钻孔进行混凝土转换梁破碎时,试件内的箍筋和纵筋均影响静态破碎过程中的开裂程度,沿孔口的连线及延长线切断孔口所在侧面的箍筋或纵筋,同时切断钻孔延长线与另一侧面交点的连线及延长线所交纵筋或箍筋可提高破碎效果,破碎后形成块体的短边尺寸为孔间距或孔排距;垂直于转换梁顶面钻孔进行混凝土转换梁破碎时,沿孔连线及其延长线切断梁顶箍筋后,梁内拉结筋影响静态破碎过程中的开裂程度,可继续缩小孔间距以提高破碎效果。     

饱和软黏土不同固结程度下的抗剪强度特性研究

为了研究饱和软黏土在不同固结度下的抗剪强度特性,利用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪开展饱和软黏土不同固结程度下的三轴剪切试验研究,对不同围压下不同固结度对土体孔压增量和抗剪强度的影响进行了分析。结果表明:在部分固结不排水剪切试验中,试样的剪前固结程度越低、剪前孔压越大,则剪切引起的孔压增量越小,但总孔压却是越大,不排水强度低。通过归一化,得到了孔压增量和固结度之间的相关关系。     

软土的等效时间线剪切流变模型

为反映软土剪切流变的非线性特性,建立剪切流变模型,修正了Singh-Mitchell提出的指数型剪切蠕变经验公式,使之适用于低修正应力水平工况.根据黏塑性剪应变-耗散剪应力-等效时间之间的关系方程推导出黏塑性剪应变速率与剪应力和黏塑性剪应变之间的函数表达式.把该表达式和剪切弹性模型相结合,建立了剪切弹黏塑性模型.以此模型为基础,不但获得了有效围压恒定时单级和多级荷载作用下的剪切流变解析解,而且还获得了有效围压和剪应力均随时间变化时的剪切流变积分解答.结果表明,流变模型能够较好地定量模拟三轴固结排水试验中多级加载作用下的剪切蠕变发展过程,合理地反映剪应变随修正应力水平(或剪应力)、有效围压和持续时间等影响因素变化的流变规律.     

混合钢纤维混凝土深梁抗剪承载力分析

为探究混合钢纤维混凝土(HSFRC)深梁的受剪机理,综合考虑混凝土、钢纤维、分布网筋及纵筋对HSFRC深梁抗剪承载力的贡献,将钢纤维并入到深梁的抗拉体系中,建立了基于软化拉压杆模型的抗剪承载力计算方法。然后对4根HSFRC深梁试件进行抗剪性能试验,验证计算方法的合理性,并分析混合钢纤维体积掺量和分布钢筋配筋率对试件抗剪性能的影响。结果表明：计算方法的建立过程合理,可以较准确地预测试件的抗剪承载力;钢纤维掺量的增加会延缓HSFRC应变的发展并提高其最大应变值;分布钢筋对HSFRC应变的影响较小,但其掺量的增加会延缓钢筋应变的发展;钢纤维掺量的增加会提高试件的承载能力、变形能力和初始刚度;分布钢筋配筋率的增加可以提高试件的承载能力并延缓其刚度退化,但试件的变形能力呈现先增大后降低的趋势。     

Room temperature plastic deformation behavior of ZrCuNiAl bulk metallic glasses

The Zr62.55Cu17.55Ni9.9Al10 bulk metallic glass (BMG) was prepared by using copper-mold suction-casting. X-ray diffraction and differential scanning calorimetry were utilized to determine its structure and thermal stability. Uniaxial compression and Rockwell indenta-tion tests were adopted to study the plastic deformation behavior at room temperature. The results show that the glass transition temperature and the onset temperature of exothermic reaction of the BMG are 651.5 and 748 K, respectively. During the compression test, the BMGs undergo an engineering strain of about 2.5%, i.e., true strain of 2.8%, and then fracture. The BMGs deform via the formation and propagation of shear bands. Under indentation loading, the BMGs deform through the formation of radiation-like and circular shear bands. The circular shear bands form earlier than the radiation-like ones. The formation mechanism of shear bands in the BMGs was analyzed and discussed.     

双折线形体变控制的三轴试验研究

通过控制最大排水体变的双折线形应变路径三轴试验,研究了控制排水条件对抗剪强度的影响。试验结果表明双折线形应变路径加载条件下,土体的峰值抗剪强度仅与受剪土样的最大排水体变相关,两者近似呈线性关系;在双折线形应变路径试验剪切全程中,试样都不会达到临界状态;体变与剪应变对于试样的剪切特性影响与剪应变水平有关。     

重塑红黏土动剪切模量与阻尼比的共振柱试验

在保证路基施工质量的前提下,对重塑红黏土在小应变幅值条件下土体动剪切模量和阻尼比的研究,可作为其是否适宜作高铁地基的判别标准之一.为此,在颗分、液塑限及击实等试验的基础上,对不同围压下标准红黏土试样进行小应变幅值的共振柱试验研究.通过对相关试验数据进行整理,得出了重塑红黏土在小应变条件下动剪切模量和阻尼比的变化规律及其影响因素.利用改进的Davidenkov模型对重塑红黏土动力指标进行了拟合,效果良好.该研究成果可为相关高速铁路路基工程提供基础数据及分析参考.