轻集料混凝土局部受压试验及动力本构分析

为探究轻集料混凝土单轴局部受压动力特性,采用试验机对轻集料混凝土单轴局部受压本构关系进行相关试验研究.考虑了5种不同加载应变率和4种不同加载面积,在位移控制下,得到轻集料混凝土单轴局部受压应力-应变曲线.根据应力-应变曲线特征点的峰值应力、峰值应变和弹性模量,分析不同加载应变率与加载面积对特征点的影响.同时根据混凝土黏弹塑性损伤本构模型,考虑不同加载应变率和加载面积的影响修正模型参数,并通过试验数据验证理论模型的合理性.研究结果表明:加载应变率和加载面积对轻集料混凝土应力-应变曲线影响明显;不同加载面积对轻集料混凝土弹性模量、峰值应力及峰值应变有较大影响;所提出的理论模型能够准确描述轻集料混凝土材料局部动力荷载作用下的应变率效应和非线性行为.     

约束再生混凝土足尺试件受压应力-应变全曲线试验研究

为研究箍筋约束再生混凝土的单轴受压应力-应变全曲线,对9个直径为500mm、高度为1500mm的再生混凝土圆形柱进行试验,采用20000kN伺服液压试验机进行位移控制加载。试验参数主要为纵筋率、箍筋间距与直径、加载应变速率。试验结果表明,箍筋间距、配箍率对试件延性影响较大。当加载应变速率由0.000003/s增大到0.0033/s时,试件的峰值应力增大1.14倍。分析表明,再生混凝土应力-应变全曲线与普通混凝土类似,但下降段较普通混凝土陡峭,脆性更为明显。     

加载速率对缺口前应力、应变分布的影响

用动态有限元法，计算了一种低合金钢在不同加载速率下四点弯曲缺口试样缺口根部应力、应变和应变率的分布．结果表明：缺口前各点的应变率和试样整体屈服载荷Pgy随加载速率的增加而增加；在相同的P／Pgy下，缺口前各点的正应力随加载速率的增加而增加，而应变基本不变．加载速率对缺口前应力、应变分布的影响是由于其引起了缺口前应变率的变化，从而使材料力学性能发生变化所引起的．     

页岩陶粒混凝土单轴受压力学性能研究

为研究应变速率对页岩陶粒混凝土的受压力学性能的影响,以某实际桥梁桥面铺装工程为背景,开展了页岩陶粒混凝土立方体试样的单轴受压力学性能研究。以页岩陶粒取代率和应变速率为变化参数,制作了5种不同页岩陶粒取代率的混凝土立方体试样,采用多种不同的应变速率分别对不同的试样进行单轴压缩试验,对5种混凝土的试验结果进行对比分析。结果表明：5种混凝土的峰值应力都随着应变速率的增加而增加。页岩陶粒取代率、应变速率和动态强度因子三者之间呈对数关系,随着页岩陶粒取代率的增加混凝土峰值应力的提高幅度先减小后增大。当混凝土中页岩陶粒的取代率为100%时,混凝土的弹性模量受应变速率的影响最显著。     

有压水环境下循环荷载历史对饱和混凝土动态力学特性的影响

为研究有压水环境中循环荷载历史对混凝土动态力学性能的影响,对历经不同荷载循环次数（0、25、50、100次）的水饱和混凝土试件（在2 MPa围压水环境中）进行了不同应变速率（10^-5、10^-4、10^-3、10^-2/s）下的常规三轴静动态压缩试验,分析了混凝土材料的峰值应力、峰值应变、弹性模量、吸能能力等基本力学参数的变化规律和机理。结果表明：同一加载速率下,水饱和混凝土的峰值应力、弹性模量和吸能能力均随循环次数的增长呈现出先增大后减小的规律,并且峰值应力和吸能能力增减的转折点随着应变速率的提高而向荷载循环次数增大的方向平移,峰值应变整体上呈减小的趋势;相同荷载循环次数后,峰值应力、峰值应变和吸能能力随着加载速率的增大而逐渐增大,并且荷载循环次数越大,率效应越显著,弹性模量随着加载速率的增大而逐渐较小。     

双向等比例加载下的混凝土动态抗压性能

为了研究混凝土试件在多轴受力、不同应力途径下的动态力学性能,采用大型静动态电液伺服试验系统,对混凝土试件进行双轴应力状态下等比例加载的动态抗压试验.双轴加载比例为1∶0、1∶05、1∶1,应变速率分别为10^-5/s、10^-4/s、10^-3/s、10^-2/s 4个量级.通过试验,研究了在不同应变速率、不同应力比情况下,混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变、应力应变曲线的性能.试验结果表明,随着应变速率的提高,各种应力比下混凝土的抗压强度、弹性模量均有提高.在相同应变速率下,与单轴动态受压相比,1∶0.5的应力比其抗压强度提高幅度大.     

真三轴加载条件下混凝土的力学特性

采用真三轴设备对100mm×100mm×100mm的立方体混凝土试块进行静态加载。首先,保持三个轴向的应力相同,施加应力到设计值p。然后,在保持最小主应力(Z轴)恒定并且X轴应变速率与Y轴应变速率之比也恒定的条件下,单调地增加Y轴应变。通过这种复杂加载试验,研究了混凝土的强度和体积特征。结果表明:在应力-应变混合路径加载的真三轴试验下,混凝土的抗压强度随着最小主应力的增大而增大,随着加载应变速率比的增大而线性递减,都大于单轴抗压强度,最高可达单轴抗压强度的3.4倍;混凝土试块在只经历静水压的加载历史时,初始剪切模量不受影响,不同组剪应力-剪应变关系曲线初始段都存在重合现象。峰值体积应变随着最小主应力和应变速率比的增大而增大,体积先减小后增大,出现扩容现象;当最小主应力为10MPa时,混凝土的峰值强度和峰值体积压应变几乎同时出现,并随着最小主应力的增大,两者出现的时间间隔增大,峰值体应变滞后。     

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...     

正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

似平面应力条件下混凝土的变形特性

采用真三轴设备对100mm×100mm×100mm的立方体混凝土试块进行静态加载:1)保持3个轴向的应力相同,施加应力到试验设计值p;2)在保持最小主应力(Z轴)恒定,并且X轴应变速率与Y轴应变速率之比恒定的条件下,单调地增加Y轴应变.p的取值有三档,分别为10、15和20 MPa;每一档p对应的应变速率比的取值有三档或四档,在0.25、0.5、0.75和1.0中选取.分析试验曲线和数据可知:在加载过程的后半部分,Z轴应变和Y轴应变之间以及Z轴应变和X轴应变之间都近似呈线性关系,但是不同加载路径对应不同的拟合直线斜率.结合相关的微分方程可知,当最小主应力相同,加载应变速率比不同时,可以将Z轴应变分别对X轴和Y轴应变的微分关系回归出相同的数值,它们与破坏形态和剪切带倾角有关.     

混凝土动态受压力学特性的试验研究与数值分析

采用MTS液压伺服系统对C30、C40两种混凝土进行了不同应变速率下的单轴抗压试验,系统研究了应变速率对混凝土抗压强度、弹性模量及应力应变曲线的影响,给出了描述混凝土在应变速率影响下的抗压强度变化的表达式;并应用有限元法,对简支梁进行了结构动力响应分析,结果表明:两种强度混凝土的抗压强度、弹性模量随着应变速率的增加呈明显增加的趋势,混凝土在动态荷载作用下的应力应变曲线与静态荷载下的应力应变曲线具有很好的相似性;同时,动态荷载作用下,梁中应力发生重分布,应变速率对混凝土结构的动力响应具有显著的影响,需要在混凝土结构设计中充分重视荷载动力效应的分析.     

循环孔隙水作用下混凝土动态特性试验研究Symbol`@@

对0、10、50次孔隙水循环下不同应变速率(10 -5、10 -4、10 -3、10 -2/s)的混凝土和中低应变速率(10 -4、10 -3/s)下不同孔隙水循环次数(0、10、50、100、200次)的混凝土进行了常三轴压缩试验,试件尺寸为300 mm×600 mm。对循环孔隙水压作用后混凝土的峰值应力物理力学参数的变化规律进行了统计分析,并对混凝土在不同加载速率下的吸能变化规律进行了分析。结果表明：随着应变速率增大,混凝土的峰值应力呈增大趋势,随孔隙水压循环次数的增加,峰值应力大体呈现先增大后减小的阶段性变化;混凝土的吸能能力随加载速率的增加,表现出明显增大的趋势。混凝土的吸能能力随孔隙水压循环次数的增加表现出一定的离散性,但整体上呈先增大后减小的趋势;选用基于Weibull统计理论的混凝土材料分段式动态损伤本构模型对试验数据进行拟合,经验证,此模型与试验结果吻合较好。     

应变率对混凝土抗压特性的影响

在MTS伺服疲劳机上对混凝土试件进行动态受压试验，系统地分析和研究了混凝土屈服强度与内变量及混凝土极限抗压强度与内变量变化率之间的关系，混凝土抗压强度与变形特性与应变率之间的关系，试验结果表明：随着塑性应变的增加，混凝土屈服强度增加，达到极限抗压强度后，屈服强度开始降低；随着塑性应变率的增加，混凝土极限抗压强度发生了明显的增加，但随着塑性应变速率的增加，强度的增加值变小；随着应变率的增加，混凝土的弹性模量增加；但混凝土泊松比随着应变率的增加没有明显的改变。     

橡胶集料混凝土细观损伤特性的加载速率效应

基于颗粒离散元理论,选取对应不同级别应变率的0.001、0.01、0.1、1.0、3.0 m/s五种加载速率,模拟实现普通混凝土(NC)和橡胶集料混凝土(CRC)单轴抗压强度试验,系统分析了加载速率对本构关系、裂纹扩展、细观损伤及能量演化的影响规律。结果表明:材料的单轴抗压强度以及相应峰值应变随加载速率增的加呈现非线性增长关系,CRC较NC表现出更为明显的加载速率敏感性;加载速率与NC裂纹生成速率呈现负相关关系。而与CRC裂纹生成速率呈正相关关系。提出了两种材料细观损伤变量与加载速率间的拟合方程,拟合效果较好,同时分析了不同加载速率对材料弹性应变能和动能的演化规律影响。     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

自密实混凝土与老混凝土粘结滑移关系的有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土粘结滑移试验研究的基础上,采用弹簧单元模拟新老混凝土的粘结面,通过有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土考虑粘结滑移的推出试件有限元分析.通过与试验结果的比较,验证了有限元模型的可行性.计算结果表明,加载端的应力最大,是个薄弱环节;加载端处应变最大而自由端处应变最小,其分布规律符合粘结滑移的扩散机理;粘结应力从自由端到加载端是不断增大的,且大部分区段内增长平稳,而在加载端附近则应力变化较为明显;粘结应力在整个粘结长度上的分布接近于指数分布.研究成果可为自密实混凝土加固工程的受力分析提供参考.     

基于SHPB试验的聚丙烯纤维增强混凝土动态力学性能研究

采用变截面大尺寸Hopkinson压杆,对直径100 mm的两种聚丙烯纤维混凝土和素混凝土试件进行了冲击压缩试验,得到了不同应变率下试件的动态压缩强度及应力应变全过程曲线.从能量耗散的角度讨论了聚丙烯纤维对混凝土的增韧作用,用弹簧一摩擦块复合模型对聚丙烯纤维对混凝土的增韧机理进行了探讨.结果表明,在冲击压缩的高应变率加载条件下,在冲击压缩的初始阶段,聚丙烯纤维的增韧作用并不明显,在卸载阶段,聚丙烯纤维混凝土韧性要明显好于素混凝土.试验为聚丙烯纤维混凝土在防护工程领域与军事领域的应用提供了参考.     

混凝土圆柱体早期收缩徐变性能试验研究

通过恒温恒湿条件下对素混凝土徐变柱在不同加载龄期下进行短期持荷试验,得到了混凝土圆柱体早期收缩徐变规律,对比了不同加载龄期下混凝土圆柱体早期徐变性能差异性.试验表明：混凝土早期收缩应变随时间逐步增大,收缩应变率变化较小,早期体外收缩应变较体内收缩应变要大,体内外收缩应变差值随着时间有增大趋势;混凝土早期徐变系数随持荷时间而增大,徐变增长速率逐步减小,混凝土圆柱体体内实测徐变系数较体外实测徐变系数偏小;在持荷初期阶段,加载龄期越大,徐变系数越小,徐变系数增长速率越快.     

合金钢的高温单轴棘轮效应实验研究1.25Cr0.5Mo

利用MTS810电液伺服试验机在300℃温度下对1.25Cr0.5Mo合金钢进行了单轴棘轮效应实验研究,探讨了温度、应力幅值、应力峰值、平均应力以及加载历史对材料棘轮效应的影响.以0.1%/s及0.2%/s两种不同的应变加载速率分别对材料进行单轴拉伸实验,结果表明1.25Cr0.5Mo合金钢在所研究的温度范围内的变形行为是率无关的;在0.4%应变幅值下进行了单轴应变循环实验,响应应力幅值随循环次数几乎没有变化,可视为循环稳定材料;单轴棘轮效应实验表明棘轮应变速率随平均应力、应力幅值及温度的升高而增大;棘轮变形依赖于加载历史,先前较大的循环应力对后继较小的循环应力下的棘轮变形起抑制作用.     

预加应变对硫化橡胶损伤性能影响的试验研究

通过对一种硫化橡胶在单轴拉伸条件下进行的循环加载试验,得到了不同速率和不同预应变条件下材料的应力-应变关系曲线,由此分析了不同加载速率及预应变条件对硫化橡胶材料力学性能的影响.分别以应变能密度峰值、加载段所围面积和弹性模量法计算损伤参量,基于试验结果分析了硫化橡胶在不同预加应变条件下的损伤性能.研究结果表明:循环加载情况下,硫化橡胶的主应力峰值随加载速率的升高而增大,力学性能随循环次数的增加而趋于稳定;在预加应变条件下,硫化橡胶材料的损伤变化呈非线性增长,预应变量保持在0.3倍拉伸比以内能达到较好的使用效果.