混凝土冲击劈拉实验与细观离散元数值仿真

本文进行了混凝土霍普金森压杆冲击劈拉实验,实验结果反映了混凝土动态抗拉强度的应变率效应,实验观察到高应变率下混凝土的动态劈拉破坏模式。采用本文作者提出的基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法,建立了混凝土颗粒离散元细观力学模型,对实验进行了细观数值仿真模拟;无论是在动强度提高规律还是动态破坏模式方面,细观数值仿真与实验结果均符合得较好,验证了该模型研究高应变率条件下混凝土材料动态力学性能的合理性与有效性;通过对不同应变率条件下数值仿真模型能量消耗的分析,说明在高应变率条件下,更加分散的裂纹形态与能量需求的增加是导致混凝土动强度提高的主要机理,加深了对混凝土材料动力特性的认识。     

堆石料动力变形特性的尺寸效应研究

开展了反应堆石料尺寸效应的大、中型动三轴试验研究,分析了试样尺寸与堆石料剪切模量和阻尼比的变化关系.基于动三轴试验成果进行了反映堆石料尺寸效应的细观数值模拟研究.首先分析了细观参数对数值模拟结果的影响,得出了细观剪切模量、细观泊松比和细观摩擦系数与试样宏观动剪切模量和阻尼比的变化关系.其次进行了不同试样尺寸的堆石料细观数值模拟研究.数值模拟过程中不同试样尺寸采用的试验级配采用相似级配法进行制备,试验过程中控制试样的孔隙率相等.根据细观参数与颗粒直径之间的变化关系,通过数值模拟分析得出了试样最大动剪切模量和阻尼比随颗粒最大直径的变化的规律,建立了反映堆石料尺寸效应的最大动剪切模量计算公式.     

不同加载条件下岩石强度尺寸效应的数值模拟

岩石材料由于非均质性,其强度值具有明显的尺寸效应。而作为一种试验指标,岩石的强度尺寸效应与加载条件有关,不同的加载条件下其尺寸效应既有相同的规律,也存在差异。本文用真实破裂过程分析系统RFPA,对压缩试验、拉伸试验及三点弯曲试验进行数值模拟,得到不同加载条件下岩石强度尺寸效应的数值结果。由此可知,岩石的峰值强度和残余强度均随着尺寸的增加而降低,可以用Weibull尺寸效应律进行拟合,拟合效果较好,但其破坏形态不会显著改变。不同加载条件下岩石材料强度尺寸效应的差异可以通过其破坏时的均质度来反映,不同的加载条件有着不同的均质度,为一个动态参数。其值越大,表示岩石破坏时越均匀,尺寸效应越不明显。基于此,三点弯曲试验强度尺寸效应最为明显,单轴拉压试验次之,有侧压的压缩试验最不明显。在目前对尺寸效应的理论研究仍不尽人意的情况下,数值模拟可视为一种研究岩石强度尺寸效应的有效途径。     

自密实混凝土在大跨越输电高塔应用中的试验研究

采用自密实混凝土可以有效解决大跨越输电高塔中钢管内混凝土在施工中难以浇筑的问题。通过原材料、复合外加剂及高掺量粉煤灰的优选和微膨胀技术的应用, 并对配合比进行优化设计, 配制出符合工程设计要求的具有较好工作性能的自密实混凝土。对所配制混凝土的拌合物流动、力学和变形性能进行了试验测定, 并对相应的自密实钢管混凝土试件的界面结合性能进行了试验分析。结果表明采用自密实混凝土可满足钢管内混凝土的浇筑质量, 并能确保钢管与混凝土之间共同作用的可靠性。     

水工混凝土渗透性与氯离子扩散性及其相关性的试验研究

通过普通水工混凝土的抗压强度和渗透性试验,对混凝土的相对渗透系数、氯离子扩散系数和气体扩散系数及孔隙率随不同水灰比的变化规律进行了研究.结果表明:普通水工混凝土的抗压强度或水灰比与各种渗透性之间的关系并不是简单的线性关系;这些渗透性之间可以线性关系转换计算,并可用于既有水工混凝土的耐久性评价.     

小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉应变率效应试验研究

结合小湾拱坝,试验研究了湿筛混凝土动态弯拉率效应.试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法.加载应变率为:1×10-6s-1、1×10-5s-1、0.9×10-4s-1和0.9×10-3s-1.进行了12个尺寸为150mm×150mm×550mm的试件的试验.获得下列主要成果:1)湿筛混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量和弯拉峰值割线模量随着应变率的提高而提高,抗弯极限拉伸值则相反,弯拉泊松比不随应变率变化;2)与应变率1×10-5s-1相比,应变率为1 × 10-5s-1、0.9× 10-4s-1、0.9×10-3s-1的湿筛混凝土弯拉强度分别提高了16%、33%、38%,弯拉弹性模量分别提高了2%、5%、13%,峰值割线模量分别提高了7%、24%、33%,抗弯极限拉伸值分别降低了1%、3%、5%;3)依据试验结果,建立了湿筛混凝土静动态弯拉强度、弯拉弹性模量、弯拉峰值割线模量和抗弯极限拉伸值计算公式.研究成果为高拱坝混凝土的抗震设计和安全评价提供依据.     

大坝混凝土强度参数的统计分析

抗拉强度和抗压强度是常用的两种混凝土强度指标。抗拉强度可以采用轴向拉伸试验、弯曲试验和劈裂抗拉强度试验测定,抗压强度由立方体抗压强度试验测定。大坝混凝土的材料试验常采用全级配大试件和湿筛小试件两种形式。不同尺寸试件、不同类型试验的混凝土强度指标存在一定的统计关系。本文结合实际混凝土大坝工程,对全级配混凝土及湿筛混凝土的各种静、动强度试验结果进行总结,研究混凝土强度的率效应、尺寸效应,分析各强度指标之间的定量关系,并与国内、外规范及相关成果进行比较,为实际工程提供可参考的依据。     

不破碎颗粒材料三轴数值试验的模拟

水工材料的力学特性和细观机理难以用现有的连续体力学理论予以解释,颗粒滑移是影响水工材料强度和变形的一个重要因素。该文以钢珠构成的颗粒材料的室内三轴试验为基础,采用颗粒流方法对其细观力学特性及变形破坏过程开展一系列三轴数值试验研究,初步探讨不破碎散体材料一些细观变形机理。研究结果表明：围压越高,初始模量越大,初始泊松比越小;当摩擦系数大,颗粒刚度比小时,初始模量较大;加载过程中孔隙比随轴向应变的增大而增大,且孔隙比增大的速率随围压的增大而减小;低围压条件下,应力变形曲线呈小幅软化和硬化交替波动的形式。高围压条件下,应力变形曲线表现为以硬化为主要趋势的软化和硬化交替波动的形式;应力～应变曲线的波动主要是由于颗粒间局部咬合结构的破坏和重新调整所至。     

冶勒水电站沥青混凝土心墙防渗性能的试验研究

本试验侧重于沥青混凝土的防渗性能研究。重点研究了沥青混凝土在施加不同荷载水平条件下的变形性能与防渗性能,通过试验论证了采用沥青混凝土作为堆石坝防渗心墙材料的可行性。成果为已开工的冶勒水电站大坝的设计和施工提供了重要的参考依据。     

自密实混凝土在堆石孔隙中的流动规律研究

自密实混凝土能否密实填充堆石孔隙不仅决定了堆石混凝土的强度,而且直接影响工程的质量和安全。自密实混凝土在堆石间隙中的流动可视为颗粒/Bingham流体两相流,其非牛顿流变特性和复杂通道使得流动格外复杂。本文采用格子Boltzmann方法和颗粒离散元耦合方法研究了自密实混凝土在堆石孔隙中的流动过程。发现自密实混凝土在堆石间隙中的流动状态分为稀疏流、密集流和堵塞三种状态,其中孔径比(出口尺寸与运动颗粒尺寸的比值)是影响自密实混凝土流动和堵塞的重要因素。自密实混凝土中颗粒的含量越高,流动越容易形成密集流和发生堵塞。对稳定的自密实混凝土密集流,建立了颗粒流量与孔径比的关系,可以应用这一关系完善自密实混凝土在堆石体中的浇筑技术和工艺。     

考虑颗粒强度尺寸效应的堆石体缩尺效应研究

统计分析了国内外堆石体尺寸效应室内试验研究成果,认为采用相同试验颗粒来源及相同制样方法时,缩尺效应主要是由颗粒强度的尺寸效应所产生。将能够描述不同粒径颗粒的强度表达式引入到服从Weibull分布的生存概率模型,并以此来考虑颗粒强度的尺寸效应。采用连续-离散耦合分析方法,研究了颗粒强度的尺寸效应对堆石体室内试验缩尺效应的影响,从细观层面揭示了室内试验尺寸效应的产生机制。数值模拟结果表明:缩尺效应主要是由法向接触力各向异性差异造成的;在相同颗粒强度尺寸效应参数?下,峰值内摩擦角随最大粒径的增大而减小,而破坏点对应的体积应变呈现出相反的变化趋势;对于同一尺寸试验,峰值内摩擦角随颗粒强度尺寸效应参数?的减小而减小,体积应变随?的减小而增大;考虑颗粒强度尺寸效应后,颗粒强度c?随粒径的增大而减小,颗粒平均法向和切向接触力随最大粒径的增大而增大,因此不同尺寸试样表现出明显的缩尺效应。     

碾压混凝土强度特性的研究

本文对碾压混凝土的抗压强度、抗拉强度及本体抗剪强度这三个最重要的力学性能进行深入研究,目的是为现有的理论提供可靠的依据。根据中国碾压混凝土工程的大量试验数据,用相关分析的方法回归8个方程,包括抗压强度与灰水比及粉煤灰掺量、抗压强度增长率与龄期、劈裂抗拉(轴心抗拉)强度增长率与龄期、劈裂抗拉(轴心抗拉)强度与抗压强度、轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度和抗剪断参数与龄期的关系。     

孔型对平板气膜冷却效率影响的数值模拟

为了研究孔型对平板气膜冷却绝热效率(冷却效率)的影响,基于SSTk-ω紊流模型及Simple算法,采用有限体积法对控制方程进行离散。对不开槽姊妹孔(1个主孔和2个次孔)、开槽圆柱孔以及开槽姊妹孔3种不同孔型的平板气膜冷却效率进行数值模拟,得出吹风比分别为0.5,1.0,1.5,2.0时X/D=4截面的速度云图,以及不同孔型平板气膜的冷却效率。分析结果表明:随着吹风比的增大,3种孔型平板气膜的冷却效率降低;在低吹风比(M=0.5)时开槽姊妹孔平板气膜的平均冷却效率和覆盖区域最优;在高吹风比(M=2.0)时开槽圆柱孔平板气膜的平均冷却效率和覆盖区域最优。     

混凝土湿度运移数值计算综述

阐述湿度运移数值计算的现状和特点。介绍主要的计算参数包括湿度扩散系数、表面因子等对湿度、温度、水灰比等因素的依赖性,指出计算中应注意的问题,并探讨实际应用中参数选用的原则。最后,分析湿度运移计算至今未形成完善体系的原因。     

橡胶混凝土与普通混凝土的黏结斜剪性能

采取立面浇筑办法,用普通混凝土作为老混凝土,浇筑橡胶混凝土与普通混凝土的黏结试件,从不同界面剂的类型和掺入橡胶的颗粒粒径、掺入数量及改性方法等方面对黏结试件斜剪强度的影响开展研究。试验结果显示：黏结斜剪强度值与橡胶颗粒粒径大小成反比关系。橡胶混凝土与普通混凝土的黏结斜剪强度随着橡胶颗粒掺入数量的变化没有明显的变化规律,但整体上呈现出下降的趋势;在结合面涂新型环氧界面剂比未涂界面剂和涂敷水泥浆界面剂显著提高了黏结剪切强度;复合改性对橡胶混凝土和普通混凝土黏结剪切强度的影响取决于橡胶颗粒粒径的大小。     

水工混凝土抗压强度时变模型研究

本文在总结已有国内外抗压强度的时变模型的优缺点的基础上,通过合理的假设、演绎、推导,建立水工砂浆和混凝土抗压强度时变模型,用已有的资料对参数进行了标定,并对标定结果进行了分析.     

继电保护光纤通道仿真测试及研究

随着光纤电流差动保护在电力系统中的广泛应用,实际运行中暴露出越来越多的新问题,其中由于缺乏针对光纤通道的各种误码工况的仿真测试及试验,光纤电流差动保护在通道延时、误码工况下的动作行为和动作性能没有办法进行试验和验证,针对光纤电流差动保护应用的实际情况设计出了仿真测试装置,并介绍了其实现功能、硬件设计和应用。     

继电保护光纤通道仿真测试及研究

随着光纤电流差动保护在电力系统中的广泛应用,实际运行中暴露出越来越多的新问题,其中由于缺乏针对光纤通道的各种误码工况的仿真测试及试验,光纤电流差动保护在通道延时、误码工况下的动作行为和动作性能没有办法进行试验和验证,针对光纤电流差动保护应用的实际情况设计出了仿真测试装置,并介绍了其实现功能、硬件设计和应用.