局部荷载下煤样内部微结构及表面裂隙演化规律

为了研究局部荷载下原煤与型煤试样内部微结构与表面裂纹的演化规律,开展了不同加载面积下原煤与型煤试样的压缩试验,得到了加载过程中试样超声波波速值与表面裂纹变化的实时图像,基于定义的损伤因子与分形理论,研究了原煤与型煤试样局部荷载下损伤演化规律的异同性.结果表明:局部荷载下2种试样的应力-应变曲线均具有典型的阶段性特征,且原煤试样压密阶段的变形大于型煤试样,2种试样抗压强度随加载面积的增大呈线性增加关系;与原煤试样相比,单轴压缩条件下的型煤试样超声波波速曲线缺少最初的加载强化阶段,仅包含加载弱化区和加载失稳区2个阶段;局部荷载不改变煤样损伤的3阶段特征,只是缩短各阶段持续时间;局部荷载下原煤试样表面裂纹的扩展方向与加载方向近似平行,且主控裂纹基本位于加载区与非加载区交界面区域;型煤试样表面裂纹扩展方向与加载方向成一定角度,且裂纹均处于加载区;局部荷载下2种煤样表面裂纹均具有明显的分形特征,且原煤表面分形维数与应变之间呈三次函数规律,型煤表面分形维数与应变之间呈二次函数规律,2种试样临近破坏时刻表面分形维数与加载面积均呈二次函数规律.     

热模拟试验机钢热变形模拟结果分析

利用热／力学模拟试验机,对40Cr钢进行了变形温度为710℃～1050℃,应变速率为0．1／s～30／s,应变量为0．1～1．0的热模拟单向单道次压缩试验。分析了试样变形过程中计算机采集的真应变以及试样热变形后的最大直径、横向最大真应变。结果表明,40Cr钢在应变速率为10／s及以上时,试样实际横向最大真应变与变形过程中计算机采集的真应变量相差明显,两者之间的差值随应变速率的增加而增加。变形温度及变形量没有使两者产生明显差异。     

平面应变条件下含孔洞土样受内压作用的变形破坏过程

在不同加载速率下,利用自主研制的平面应变模型加载及观测系统对平面应变条件下含孔洞土样进行双轴压缩实验。垂压由试验机施加,土样受到的内压和侧压作用由气囊施加。在对土样施加内压和侧压后、进行位移控制加载前,操控数码相机对喷涂了散斑的土样表面图像进行拍摄,以记录土样在位移控制加载过程中的全部变形过程。利用数字图像相关方法获得土样的位移场,利用能较好滤掉位移场噪声的局部位移最小二乘拟合方法获得最大剪切应变的分布及演变规律。为了定量获得最大剪切应变且分析方便,根据清晰剪切带位置,布置曲折测线并在其两侧布置平直测线。研究发现：当加载速率较低且纵向应变达到一定值时,拉破坏导致土样的孔洞顶部和底部发展出高角度应变局部化带,而当加载速率较高时,未出现上述现象;当纵向应变较高时,在孔洞表面附近,随着向孔洞表面的逐渐靠近,大多数剪切带内测线上的最大剪切应变逐渐增加,而大多数带外测线上的最大剪切应变则逐渐下降;当纵向应变较高时,在离孔洞表面较远处,随着向孔洞表面的逐渐靠近,大多数剪切带内测线上的最大剪切应变逐渐增加,而大多数带外测线上的最大剪切应变则变化复杂。     

混凝土双轴压-压细观统计损伤本构模型

细观损伤机制对混凝土材料宏观力学性能产生重要的影响。基于细观统计损伤理论及宏观试验现象,建立了混凝土双轴压-压细观统计损伤本构模型。考虑断裂、屈服两种细观损伤因素,损伤演化过程由主方向的压应变驱动;引入等效传递拉损伤应变的概念,受压方向的压损伤由侧向拉损伤应变控制。采用本文模型对双轴压-压应变比例加载路径下应力-应变曲线形成的包络面进行了预测,提取出双轴压-压强度包络线;从双轴强度、变形特性、包络面形状等角度对材料的双轴压缩损伤机制进行探讨。结果表明：该模型能够有效模拟双轴压-压加载情况下混凝土材料宏观力学行为,能够揭示细观损伤演化机制;细观屈服损伤模式在材料变形破坏过程中起到决定性作用,将整个变形过程分为统计均匀损伤及局部破坏两个阶段;区分峰值应力状态和局部破坏的临界状态,建议后者作为本构模型的最终破坏点。     

间歇性循环荷载作用下细粒土的变形特性

铁路路基承受的列车动荷载作用由列车通过时产生的周期性振动和无列车通过时的加载间歇组成, 针对此工程背景,开展不同围压、水的质量分数、动应力条件下的连续加载与加载-停振的动三轴试验,研究间歇性循环荷载作用下细粒土的超孔隙水压力、弹性应变、回弹模量和累积塑性应变的变化规律. 试验结果表明,加载间歇对路基变形特性有显著影响. 由于加载间歇阶段试样卸载以及排水作用,试样在加载阶段积累的超孔隙水压力在间歇阶段消散,土体内部颗粒及结构得到调整,试样抵抗后续荷载的能力得到提高. 此外,加载间歇显著减缓了后续加载阶段的塑性应变发展,降低了试样的累积塑性应变. 加载间歇对提高试样回弹模量、降低弹性应变的效果有限. 加载-停振的间歇加载方式可以更准确地模拟实际列车荷载作用,进而获得更具实际意义的试验结果.     

确定动态劈裂裂纹起裂和扩展特性的简便方法

利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆对大理岩巴西圆盘进行了动态劈裂试验。在试样表面加载直径方向粘贴一系列电阻应变片,用来记录试样加载直径上各点的应变随时间的变化曲线,通过记录的应变历程,可以判断劈裂试样的起裂应变、起裂位置和时刻,以及裂纹的扩展顺序和裂纹扩展的速度。试验结果表明,裂纹的起裂对应着该点的应变历程上应变值的突变。裂纹起裂一般并不在试样中心,而是偏向中心和入射杆撞击端之间的某一点,然后裂纹沿加载直径向两个相反方向发展,直至试样完全劈裂为比较大的两部分。裂纹扩展的速度大约为400~800 m/s,试样从开始起裂到完全裂开的破坏时间约为几十个μs。当应变率比较低时,裂纹在扩展过程中的分岔点比较少,因而破坏形态较好,当应变率比较高时,裂纹在扩展过程中的分岔点比较多,破坏形态也比较多。因此,在巴西圆盘加载直径上粘贴一系列应变片来研究脆性材料的动态起裂和扩展特性,是一种简便高效的试验方法。     

高应变率压缩载荷下钨合金变形与失效研究

本文借助于扫描电镜和光学显微镜，研究了９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金圆柱试样在高应变率压缩载荷下的变形与失效特征，研究表明，圆柱试样的变形过程经历了３个阶段；（１）均匀变形阶段；（２）对称不均匀变形阶段；（３）非对称不均匀变形阶段，其中不均匀变形是区域性的，绝热剪切带协调上述不均匀变形区域的界面，失效时在拉应力最大的区域首先形成裂纹，这些裂纹扩展到一定深度后通过剪切带聚合。     

堆石料的三轴松弛试验

针对以一个试样进行分级加载松弛试验的可行性问题,并研究堆石料的应力松弛规律,使用大型三轴仪对堆石料进行了常应变速率排水压缩试验和不同围压、不同应变水平的分级加载排水松弛试验,并建立了双曲线应力松弛方程.结果表明应力松弛阶段对后续常应变速率加载的应力应变关系趋势基本无影响,以一个试样分级加载方式进行松弛试验是可行的.在应...     

重塑饱和黄土应变-加载速率-时间计算模型

基于GDS静三轴仪,对西安重塑饱和黄土进行了不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究分析了K0固结过程中加载和孔压消散两个阶段土体的变形特性。通过总结分析相关的经验模型,利用参数变异法推导出重塑饱和黄土在K0固结过程中两个阶段的应变-加载速率-时间关系计算模型,模型中参数均可由室内GDS静三轴试验得到。研究结果表明,加载速率对变形有一定的影响,引入加载速率的模型计算结果与试验测得结果相吻合,为研究K0固结过程饱和土的变形特性提供了一种新方法。     

高应变率压缩载荷下钨合金变形与失效研究

本文借助于扫描电镜和光学显微镜，研究了９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金圆柱试样在高应变率压缩载荷下的变形与失效特征．研究表明，圆柱试样的变形过程经历了３个阶段：①均匀变形阶段；②对称不均匀变形阶段；③非对称不均匀变形阶段．其中不均匀变形是区域性的．绝热剪切带协调了上述不均匀变形区域的界面．失效时在拉应力最大的区域首先形成裂纹，这些裂纹扩展到一定深度后通过剪切带聚合     

岩土模型试验中土体变形的数字图像测量

变形量测分析在岩土模型试验研究中占据十分重要的地位。利用四边形等参单元概念,给出基于位移模式的土体剪应变计算方法,采用互相关的图像匹配技术,编制相应的数字图像相关变形分析程序,实例验证结果表明该程序具有可靠的精度。利用该技术对方形基础室内模型试验中的土体变形进行测量,结果表明基于数字图像的测量系统能够实现岩土模型试验中土体位移场及剪应变场发展直至破坏的全过程定量测量,为土体细观力学特性与全场变形特性定性与定量研究提供了有力的工具。     

边坡动力破坏机理的振动台试验研究

将数字图像位移测量技术和有限元数据平滑方法应用到边坡模型的振动台试验中,得到了整个振动过程的位移场和应变场,探讨了土质边坡的动力破坏模式和破坏机理.结果表明土质边坡的变形是渐进式的,坡体中部到坡脚是剪切破坏,坡顶一定深度是拉剪破坏,破坏时有深层的圆弧状滑动面,用位移时程曲线的广义曲率做为判断边坡动力破坏的物理量是可行的.     

筑坝料动力分析中的Bouc-Wen模型及其参数研究

Bouc-Wen光滑滞回模型因其能够描述动力荷载下的复杂非线性,广泛应用于材料的动力分析。为研究筑坝料在循环加载条件下动剪切模量和阻尼比以及累积变形等复杂动力特性,将Bouc-Wen模型应用于土体,绘制应力应变滞回圈并分析其模型参数;采用参数敏感性分析方法研究Bouc-Wen模型,并对动力试验数据进行数值模拟;讨论模型参数变化对土体应力应变滞回圈及动剪模量和阻尼比的影响。根据国内外筑坝料动力试验数据统计得到筑坝料模量衰减及阻尼比增长的均值曲线,应用MATLAB软件编制遗传算法程序确定模型参数;利用GDS动三轴仪探究糯扎渡土石坝的心墙掺砾土在循环荷载下的累积变形特性,并应用Bouc-Wen模型对循环三轴试验测得的应力应变滞回圈进行数值模拟。基于参数分析和数值拟合结果,本文提出适用于筑坝料的Bouc-Wen模型参数范围;筑坝料动剪模量衰减曲线和阻尼比增长曲线拟合结果均方误差小于0.4%;糯扎渡掺砾土循环三轴试验8个振动周期累积应变试验值与模型预测值分别为1.2%和1.18%。基于本文研究得到的模型参数范围,Bouc-Wen模型可以有效地模拟筑坝料动模量阻尼和累积变形特性,为筑坝料动力分析提供帮助。     

Digitalization Modeling System for Constitutive Relation of Geomaterial

1 Introduction The classic theory of plasticity for metal is just a particular case of the general constitutive model for geomaterials[1]. It’s very difficult to acquire an effective constitutive model because its validity rests with many characteristics of geomaterials. It’s very difficult to make certain deformation of specimens in conventional soil tri-axial compression tests because some disadvantages exist in the experiment principles, approaches and instruments [2–3]. The axial deform…     

应用数字散斑技术的沥青混合料劈裂应变研究

采用数字散斑相关方法对沥青混合料试件间接拉伸试验中的拉伸应变进行研究.通过程序模拟散斑图的拉伸试验,得出所用数字散斑相关方法处理程序可用,且具有很高精度;通过与应变片测量法、计算法的比较和分析得出数字散斑相关方法的有效性.结果表明,数字散斑相关方法用于测量间接拉伸应变有效可行.     

基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量

将数码相机用于土三轴试样变形的图像采集，提出了一种基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量方法．通过与常规土三轴试验测量结果对比，说明了该方法的可行性和优越性，它不仅可以克服常规三轴试验方法中存在的诸多缺陷，而且具有较高的测量精度，是一种简单、有效且有广阔发展前景的测量方法．     

数字近景摄影测量在钢桁架节点试验中的应用

针对钢桁架节点变形场测量问题,以某输煤栈桥钢桁架节点试验为依托,利用数字近景摄影测量技术进行位移测量。首先运用定点拍摄方法获取变形图像,然后进行图像预处理与像素坐标提取,对测点的位移变化规律进行分析。结果表明:近景摄影测量技术在钢桁架节点的全场变形测试中测量精度能够满足试验需要,并且该技术具有简便的操作性及很强的实用性。     

小龄期水泥土无侧限抗压强度试验研究

选取水泥掺入比(质量分数)为5％、10％、15％、20％,养护龄期为7,14,21,28d进行了单轴压缩试验,得到了水泥土的无侧限抗压强度和应力-应变关系曲线的变化规律,定量分析了水泥掺入比和小龄期对水泥土力学性能的影响,给出了应力-应变关系曲线的数学表达式,为水泥土在内蒙古自治区中部地区灌区渠道衬砌防渗工程及有关土建工程的应用提供科学依据。     

EPS改良膨胀土孔隙特征与滞回曲线形态

利用GDS动三轴仪和核磁共振（NMR）分析仪,探究不同围压、频率条件下的改良土孔隙特征与动循环荷载下的滞回曲线形态,与原膨胀土进行对比. 采用核磁共振信号分布曲线对孔隙特征进行分析,通过长轴倾斜程度、滞回圈面积、塑性变形与饱满程度对滞回曲线形态进行定量分析. 试验结果表明,改良土与原膨胀土随固结、循环荷载级数推进,土中的孔隙总量下降,孔径逐步压缩,改良土中的孔隙总量与尺寸均有向原状土靠拢的趋势. 在相同的动荷载条件下,高围压使改良土中的孔隙减少,应变更小,高频加载使改良土的应变减小,土中孔隙数量与孔径相应提升. 随着加载级数的增加及动应变的发展,改良土滞回曲线长轴倾斜程度逐渐降低并趋于平缓,滞回圈面积、塑性变形与饱满程度均呈上升趋势. 在相同的动应变条件下,围压与频率的提升使得改良土长轴倾斜程度、滞回圈面积、饱满程度增大;在动应变发展前期,不同围压、频率对塑性变形的发展影响较小,当超过某一临界点时,相同动应变下的高围压与高频率对应更高的塑性变形.