膨胀岩与巷道变形

介绍了目前国内外对膨胀岩的定义,性质,分类以及相关研究的实验方法,在岩土工程应用中的膨胀本构关系,巷道底鼓计算及数值分析方法,总结了在膨胀性围岩中进行开挖与支护的施工原则。     

Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形行为的预测

采用了热模拟实验机研究了Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金的热压缩变形行为。实验的温度和应变速率分别为340～500℃,0.001～10 s-1。分别用了本构方程和人工神经网络来对Al-Cu-Mg-Ag合金的流变行为进行了分析和模拟。神经网络的结构是3-20-1;输入参数是温度,应变速率和应变;输出参数是流变应力。结果表明该合金的流变曲线出现加工硬化、过渡、软化和稳态流变这4个阶段,流变应力随着应变速率的增加而增大,随着变形温度的下降而减少。用所建立的神经网络模型预测了变形温度和应变速率对流变应力的影响,预测的结果与热压缩变形的基础理论吻合得很好,而且该模型可以很好地描述Al-Cu-Mg-Ag合金的流变应力,在应变速率为0.001～10 s-1的条件下,其平均相对误差分别为3.68%,3.98%,1.53%,3.53%和2.04%。这表明神经网络的预测性能优良,具有很强的推广能力。同时通过本构方程和神经网络的预测结果比较看出神经网络模型的相关系数比较高,而且神经网络比本构方程有更好的预测性能。神经网络可以预测不同应变下的相应的流变应力,但是本构方程只可以根据不同的应变速率和温度来预测峰值应力。     

真空热压烧结CuW30复合材料的热压缩变形特性

采用真空热压烧结法制备了CuW30复合材料,在Gleeble-1500D热模拟机上对该材料进行等温热压缩模拟试验.研究了温度为650～950℃、应变速率为0.01～5 S-1、最大变形量为50％条件下的流变应力行为.结果表明:CuW30复合材料存在明显的动态再结晶特征.材料的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率条件下,合金的真应力水平随温度的升高而降低.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.在给定的变形条件下,计算的热变形激活能为231.150 kJ/mol.根据试验分析,合金的热加工宜在850～950℃范围内进行,应变速率为0.01～0.1 S-1.     

板材连续剪切变形方法的试验研究

介绍了板材连续剪切变形方法的基本原理及特点。以轧制态的工业纯铝板材为研究对象，经分析，按C路径5道次的连续剪切变形后，板材的显微组织明显得到细化，并且呈现出大角度、等轴晶态；变形后的板材的抗拉强度由轧制态的240MPa提高到360MPa左右。     

岩石材料脆性剪切破坏模式下的强度分析

使用声发射法与三轴试验相结合的方法对岩石试样微裂隙产生和发展进行监测,以获取岩石脆性剪切混合破坏模式的特点.采用断裂力学与岩石力学理论相结合的方式进行理论分析和试验数据处理,得到了试样三阶段特征强度随应力状态变化的规律,并提出了一种适用于岩石脆性、剪切混合型破坏强度分析方法,据此建立了Mohr-Coulomb、Griffith和Hoek-Brown等强度准则与脆、剪混合强度模型的关系.采用此模型对水厂边坡混合花岗岩的全应力-应变试验数据进行脆剪混合强度分析,理论值与试验值具有良好的一致性.     

TC18合金热压缩变形行为研究

本文利用热压缩法研究了TC18合金的热变形行为,并计算了合金在α+β两相区和β单相区变形激活能,得到了相应的流变应力本构方程。研究结果表明,TC18钛合金在α+β双相区变形时,在较低温度和较高应变速率条件下流变曲线呈现典型的单一峰值的再结晶,并且随变形温度的提高,出现多峰值的再结晶的特征;TC18钛合金在β单相区变形时,流变曲线出现了较长的平缓阶段,而后在较大应变时出现了标志再结晶的峰值应力;经计算得到TC18钛合金β单相区的变形激活能为260.84kJ/mol,α+β双相区的应变激活能336.356kJ/mol。经过拟合得到了TC18钛合金在α+β双相区和β单相区变形的流变应力本构方程。     

Hastelloy C-276镍基合金的热压缩变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Hastelloy C-276镍基合金在0.01～10 s-1、1000～1250℃、应变量0.7条件下的高温恒温压缩变形行为,对热压缩后的组织进行了金相显微分析。结果表明:C-276合金热变形流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大。热变形过程中发生了动态再结晶,当温度T≥1200℃时,发生了完全动态再结晶,T<1200℃时,发生部分动态再结晶。热变形流变应力可用Zener-Hollomon参数来描述,根据修正后的流变应力曲线建立了Hastelloy C-276合金峰值应力下的高温变形本构方程,热变形材料常数为:激活能Q=446.51 kJ·mol-1,α=0.0037346,n=4.42851,A=1.11×1016。     

Ti-1100铸态合金的变形行为及本构模型研究

采用高温炉配合WDW-300型电子万能试验机对Ti-1100铸态合金进行等温压缩实验,得到了合金在温度25～800℃、应变速率1×10^-4～1×10^-2s^-1条件下的真应力-真应变曲线,分析了合金的变形行为,基于实验数据建立了本构模型。结果表明:Ti-1100合金在800℃时,流变应力在同一温度下随着应变速率的增加而增加,在25～600℃时流变应力随应变速率增加的变化相对800℃较小,在应变速率不变的前提下,屈服应力随着温度的升高而降低。利用真应力-真应变曲线基于Arrhenius双曲正弦本构模型建立了包含应变项,温度在25～800℃大温度范围的力学本构模型,对模型的计算值和实验值进行了比较,同时采用实验值与计算值的平均相对误差绝对值(AARE)定量检验所建本构模型的精度,验证了模型的可靠性。通过扫描电镜(SEM)对合金的断面和内部显微组织进行观察,发现合金在常温条件下,压缩断面为以河流花样的脆性断裂为主并在局部出现韧窝形状,合金内部的片状组织在高温情况下发生了明显的弯曲、折叠、间距变小。     

9Cr低活化马氏体钢高温变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了9Cr低活化马氏体钢在950~1200℃、应变速率为10^-2~10s^-1变形条件下的热压缩变形行为,并用金相显微镜观察了相应显微组织的变化.回归分析得出在0.15~0.8真应变量范围内变形激活能和材料常数随真应变量变化的关系式,并得出双曲正弦本构方程;利用数学方法直接从真应力-真应变曲线获得动态再结晶的峰值应力、临界应力、峰值应变和临界应变;回归得出了峰值应力、临界应力、峰值应变、临界应变和动态再结晶晶粒大小与Zener-Hollomon参数的关系式.     

连铸坯剪切面不平缺陷的成因与对策

针对连铸坯剪切面不平缺陷进行分析,找出其主要原因是钢水锰硫比偏低,铸坯高温塑性差,剪刃侧间隙大及棱角磨钝严重等.采取措施后,剪切面不平的缺陷明显减少.     

岩石蠕变及剪切特征分析

在室内实验的基础上，探讨了岩石的剪切性能与位移速度的关系。分析了节理面上岩石凸起部分剪切过程中的“似蠕变”现象。     

碳纤维表面状态及其对复合材料剪切性能的影响

采用X射线衍射仪和扫描电镜观察了碳纤维表面的微观结构以及复合材料的截面形貌,分析了进口碳纤维和国产碳纤维的表面状态差异,以及此差异对碳纤维复合材料进行层间剪切强度(ILSS)的影响.结果表明进口碳纤维表面粗糙度更大,沟槽深度和宽度均大于国产碳纤维.在树脂基复合材料中,进口碳纤维与树脂基体结合更为紧密,固化后形成制件的孔隙率更低,其室温和高温层间剪切强度都高于相应国产碳纤维体系.因此,尽管表面处理会对碳纤维表面造成一定的影响,但处理后得到的高粗糙度表面是纤维在复合材料中形成较强界面的根本原因.     

循环荷载下岩石材料力学特性研究进展

工程实际中的岩体常常受到地质构造运动、工程施工及次生应力场等循环荷载作用,表现出与单调荷载不同的力学特性.为了更好地研究循环荷载作用下岩石材料的力学特性,对强度特征、变形特征及破坏特征3个方面进行了总结分析,同时对现有研究的局限性提出了几点建议:在更宽频率范围内研究频率对循环力学特性的影响,从而得出更为准确的结论;将现...     

新型微合金化C-Mn-Al高强度钢的热变形行为

通过Gleeble-1500热模拟单轴压缩试验,研究了一种含1.79% Al （质量分数）的以Al替代Si微合金化高强度钢在温度为900-1100℃、应变速率为0.01-30 s^-1条件下的热变形行为.建立了考虑应变量对材料常数影响的双曲正弦本构方程,利用建立的本构方程预测的应力-应变曲线与实验值吻合良好,表明建立的本构方程可以对实验钢的流变应力给出相对准确的预测.建立了实验钢的加工图,根据加工图分析确定了实验钢的动态再结晶区为1000-1100℃和0.01-1 s^-1.组织观察表明在动态再结晶区实验钢发生了动态再结晶,而失稳区对应的组织出现了变形集中带或“项链”组织.最后将建立的本构方程和加工图联合运用,为更全面地研究实验钢在不同变形条件下的热变形行为提供了方法.     

块石对充填体强度特性及损伤演化的影响

块石胶结充填体中块石含量是决定承载能力的关键因素,在RMT-150C材料试验机上进行不同块石含量的尾砂胶结充填体单轴压缩试验,研究块石对充填体不同承载阶段变化规律的影响。对比应力-应变关系曲线,发现块石的加入有利于提高充填体抗压强度,延迟应力峰值出现。利用试验测试结果得到损伤本构模型表达式和损伤演化方程表达式。分析损伤变量-应变关系曲线可知,块石的加入有利于减缓损伤变量的增长速率,并对提高残余承载能力具有显著效果。     

热轧态双相钢压缩形变后的回复与再结晶

利用透射电镜(TEM)观察了热轧态双相钢压缩形变后回复与再结晶过程的组织结构变化,研究了硅及形变量的影响.结果表明:硅明显地延迟试验钢回复与再结晶过程.经30%形变的试验钢的回复与再结晶过程,迟于经90%的同样过程.由硬度(HRC)测定结果,计算了试验钢再结晶过程的激活能.     

几种变形方式对钨合金组织性能及绝热剪切敏感性的影响

讨论了变形方式、变形量、变形材料的受力状态及微观组织结构等方面因素对材料性能和绝热剪切敏感性的影响。钨合金的受力状态、颗粒形状、微观组织取向对材料的变形、破坏和变形局域化机制有重要影响。X射线分析表明，旋锻后的钨合金组织有织构存在。力学性能的各向异性导致了材料绝热剪切破坏难易程度上的差异。     

煤岩体应力–渗流–温度多过程耦合试验系统

在矿山深部开采过程中,高应力与高水压耦合作用导致岩石的力学特性演化机理更加复杂. 为分析深部复杂条件下花岗岩的力学行为及破坏特征,利用低场核磁共振核技术(NMR)进行花岗岩初始孔隙率测量,借助岩石高温三轴流变系统开展应力–渗流耦合试验,引入耗能比实现花岗岩破坏过程的能量演化分析. 研究结果表明：岩石的峰值强度、峰值应变随孔隙水压的增大呈线性减小且减小速率逐渐提升,随围压的增大呈线性增加且增大速率逐渐变缓;峰值渗透率随着孔隙水压的增大呈线性增大,随围压的增大呈线性减小;岩石破坏应变能表现出明显的围压效应和孔隙水压效应,峰值应力点为弹性能极值点,峰值点之后弹性能迅速转化为岩石损伤的耗散能,岩石耗能比整体呈现增大→减小→增加的“S”型变化规律;引入花岗岩初始孔隙率,将岩石视为固体骨架和孔隙两部分组成,综合考虑变形特征并构建应力–渗流耦合本构模型,与试验对比后认为该模型具有较高普适性.

     

充填节理破坏机理及实验

充填节理的破坏主要有充填物破坏和充填物与节理接触面破坏两种形式,其抗剪强度与最小抗剪部分的强度相同.当充填物破坏时,单独对充填物部分进行受力分析,得到此时的节理抗剪强度公式.讨论了充填节理强度随法向压应力及充填厚度的变化规律:随着法向压应力的增加先增大后减小,但随充填厚度的变化并不十分明显.对不同厚度的砂浆充填节理进行直剪试验.结果表明:其剪切强度与破坏模式有关;在同一破坏模式下,不同充填厚度的节理其剪切强度变化不大.