水泥灰土特性的试验研究

目的为提高灰土的早期强度、增强其水稳定性，扩大工程应用范围．方法将水泥作为一种活性外加剂以不同比例掺入到灰土中对其进行改性．对相同养护条件下的纯二八灰土试样及掺入不同体积分数的水泥灰土试样进行了无侧限抗压强度试验和三轴不固结不排水强度试验研究，并将试验结果进行了整理与比较．结果得到了水泥灰土的强度与龄期、水泥掺入量、含水量、围压、养护条件等因素的关系，浸水后的强度和稳定性与龄期的关系以及相对干同等条件下的纯二八灰土试样的强度增长率等．结论从试验结果分析可知。利用水泥改性后，灰土的早期强度增长能力和水稳定性获得了明显提高．因此，可认为水泥是一种良好的灰土改性外加剂，值得在工程应用中加以推广．     

循环荷载下花岗岩动力响应及本构模型

利用真三轴试验机,对尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的花岗岩试样进行了循环荷载下的试验研究,探究非破坏状态下不同围压、动载频率、动应力幅以及循环周次下花岗岩动弹性模量以及动阻尼比的变化规律,并将所得数据进行对比分析。试验结果表明：花岗岩动弹性模量随围压线性增长,动阻尼比随围压线性递减,动弹性模量增幅逐渐变大;花岗岩动弹性模量随动载频率指数增长,动阻尼比随动载频率幂函数增长,在20 Hz的动载频率下岩石内部活动较为剧烈,动载频率对岩石的影响程度较大;动弹性模量随动应力幅二次函数增长,动阻尼比随动应力幅幂函数减小,动阻尼比变化受到岩性影响;改进邓肯-张模型很好地反映了花岗岩在不同作用下岩石动态本构关系。该试验得到的模型可为后续动力特性的反演提供参考。     

石灰土填料抗剪强度试验研究

模拟石灰土在工程中的应力状态,利用静三轴CU试验研究了石灰土的应力-应变关系及强度特性,探讨了在不同石灰掺入比的情况下石灰土抗剪强度指标的变化规律,分析了素土和石灰土的变形破坏模式;采用扫描电镜（SEM）照片及能谱分析（EDS）研究了掺灰比不同的石灰改良土的微观结构和矿物构成,并结合三轴实验结果,从微观结构上研究了石灰改良土的加固机理.试验结果表明：石灰土强度随石灰掺量增加而提高,当石灰掺入比大于4%时,石灰土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强,可以用解释加筋土加固机理的准粘聚力原理来解释石灰改良土的加固机理.研究结果对于深入认识石灰土的加固机理和现场施工合理选择石灰掺入比具有指导意义.     

一种修正的莫尔-库仑本构模型及其应用

莫尔-库仑本构模型是理想弹塑性的,只考虑了强度随围压的变化,但没有考虑弹性模量随围压和应力水平的变化情况,这不符合地质材料的实际特性.借助于邓肯-张非线性弹性模型对切线模量的处理方法,对M C模型中的弹性模量进行了修正.修正以后,弹性阶段的应力-应变曲线将表现为双曲线.为了将该修正模型写进FLAC3D程序,特编制了前处理程序,并用来对刚性桩的横向承载力进行了数值分析.因为该模型没有对卸载模量重新定义,所以该模型较适合于持续加载的情况.     

单轴应力状态下碳纳米管喷射混凝土本构关系

水泥基碳纳米管混凝土可以充分发挥其优良性能,但由于碳纳米管的成本而导致碳纳米管混凝土研究与应用滞后.因此,分别对碳纳米管喷射混凝土的单轴受压应力-应变曲线、弹性模量、泊松比进行了试验研究,并将其与普通喷射混凝土、钢/仿钢纤维喷射混凝土、仿钢/聚丙烯纤维喷射混凝土进行了比较分析,最终确定了以GB50010—2010推荐公式作为碳纳米管喷射混凝土的应力-应变方程,同时也给出了弹性模量计算公式以及泊松比测试结果.由破坏形态和本构关系可知,碳纳米管喷射混凝土的韧性及延性均优于其它各组喷射混凝土.     

改进的混凝土弹塑性损伤本构

针对现有的混凝土弹塑性损伤本构模型的缺陷,利用能够反映混凝土拉压方向不同强度特性的Hsieh-Ting-Chen四参数屈服函数,基于热力学耗散原理提出了一种新的混凝土弹塑性损伤本构模型,并且进行单轴拉伸和单轴压缩下,应力-应变关系的数值试验。和其它混凝土弹塑性损伤本构模型相比,提出的弹塑性损伤本构模型有其优点:只有一个未知参数,其余的参数都和Hsieh-Ting-Chen混凝土四参数屈服函数的参数相同,易于确定未知参数;并且拉压损伤演化定律采用相同的计算公式,能够较好地反映混凝土在复杂应力状态下的拉压不同的损伤特性及应力-应变曲线。     

基于两种本构模型的堆石坝应力变形比较研究

采用邓肯E-B模型与椭圆-抛物双屈服面模型对两岔河心墙堆石坝进行有限元应力变形分析,比较两种本构模型在正常高水位的满蓄期计算得到的坝体应力应变差异。结果表明:(1)两种模型计算的坝体沉降较为接近,邓肯E-B模型计算最大沉降稍小;邓肯E-B模型计算的顺河向水平位移与双屈服面模型相比,上游位移与下游位移均偏大。(2)受心墙拱效应影响,无论邓肯E-B模型还是双屈服面模型,心墙内的主应力均比过渡层小,小主应力均为正,心墙内均未出现拉应力。相比于双屈服面模型,邓肯E-B模型计算的心墙应力受心墙拱效应更为明显。(3)满蓄期防渗墙小主应力在左右岸角部出现拉应力,两种模型计算的拉应力区分布规律基本一致,但双屈服面模型计算的拉应力的值及变化梯度均大于邓肯E-B模型。     

非饱和土本构模型中考虑含水率的应力-应变曲线的构建方法

非饱和土的变形除受应力影响外,还与土中含水率及其变化有关。在非饱和土计算模型中引入含水率,虽然建立的是经验公式,但非常直观,作为一种近似而实用的处理方法值得深入研究和进一步发展。分别从加工硬化曲线的试验参数与含水率的关系和加工硬化曲线的割线模量与含水率的关系两个不同的角度出发,提出了考虑含水率的应力-应变关系曲线的构建方法。结合具体试验展示了2种方法的实现过程,并对模型的合理性进行检验。检验的结果表明2种方法的计算值均能于试验值较好吻合。依据试验结果对2种模型进行了比较。结果表明方法1的计算值要比方法2的计算值稍小。     

冻融损伤喷射混凝土本构关系及微观结构

采用棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对冻融损伤后同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土单轴受压应力应变全曲线进行研究。对应力应变关系中相关参数进行回归分析,得出冻融循环后试件应力应变全曲线方程。结果表明：随着冻融循环次数增加,受压应力应变曲线趋于扁平;峰值应力降低,峰值应变增大,分别与冻融循环次数呈线性和指数变化。与普通混凝土相比,喷射混凝土峰值应力下降速率小,而钢纤维喷射混凝土的下降速率进一步减小。而后,采用扫描电子显微镜及压汞法,对损伤后试件微观结构和孔结构进行观察分析,发现随着冻融循环次数增加,在渗透压和冻胀压力综合作用下,试件内部微裂纹及气孔增多,孔径增大,试件密实度显著降低;而钢纤维喷射混凝土中仅出现少量连通毛细孔,这与宏观力学性能变化呈现一致性。     

水泥复合土本构模型的试验研究

水泥土属于新型的建筑材料,具有良好的工程特性,因此关于水泥土的研究近几年得到了长足的发展。但关于其本构关系模型的研究,由于土的复杂性及不可重复性,想要建立一个各种土体通用的模型是不可能的,因此寻求一个具有针对性的模型显得更具实际意义。笔者针对以内蒙古河套地区特有的粉质粘土配制的水泥土,结合大量室内试验,建立了在单轴受压状态下符合其特点的本构关系模型。     

硫酸盐与冻融环境下混凝土本构关系研究

为了研究硫酸盐与冻融环境下混凝土单轴受压应力—应变关系,对水中和质量分数为5%硫酸钠、5%硫酸镁溶液中冻融作用下的混凝土进行单轴受压试验,分析了硫酸盐溶液与冻融循环对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及单轴受压应力—应变全曲线的影响,并对损伤层混凝土的力学性能进行分析。结果表明：混凝土应力—应变曲线随冻融时间增加逐渐趋扁平,整体右移,硫酸盐溶液中冻融300次后的混凝土应力—应变曲线上升段轻微上扬,并出现下凹现象。随着冻融次数增加,混凝土峰值应力、弹性模量不断下降,峰值应变逐渐增加,硫酸镁溶液中混凝土表现更明显,混凝土抗冻性最差。通过回归分析,建立了硫酸盐与冻融循环作用下混凝土单轴受压应力—应变全曲线方程,并得到了不同冻融次数下损伤层混凝土峰值应力的确定方法。     

钢纤维混凝土准静态单轴受压力学性能

采用WAW-2000型微机控制电液伺服万能试验机对钢纤维体积率(Vf)为0%~3%、基体强度为C50的钢纤维混凝土(SFRC)进行了准静态三种应变率单轴压缩试验,测出了基体混凝土和SFRC应力-应变全曲线,试验结果表明:随Vf的增加,SFRC抗压强度仅有小幅度增长,韧性则增长幅度较大;随着应变率增大,SFRC强度提高,韧性呈现下降趋势,但Vf越大,韧性下降幅度越小;SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数,随Vf的提高而分别微增与微减;还推荐了适合于SFRC应力-应变曲线的数学表达式。     

建筑垃圾细料生产流动化回填材料的性能

以灰砂比0.03、0.05和0.08,粉砂比0、0.05、0.1、0.15和0.2为设计参数,对建筑垃圾回填材料进行设计。通过试验对回填材料的流动性(流动度、泌水率)、无侧限抗压强度以及应力应变曲线、本构关系模型和弹性模量等进行研究。研究结果表明:回填材料的流动度受水固比影响较大,两者接近线性关系;流动度在200~250 mm范围,泌水率在4%~8%之间;回填材料抗压强度与灰砂比和水固比之间存在很好的幂指数关系;回填材料应力应变曲线形状与普通混凝土的相似,在此基础上提出回填材料的本构关系模型;回填材料无侧限抗压强度与弹性模量之间存在很好的指数关系。     

灰土强度影响因素的实验研究

通过室内试验对不同配灰比、不同含水量的灰土将近9个月的持续时间的无侧限抗压强度试验,对灰土强度的影响因素如含水量、不同配灰比作了一定研究,并从微观机理入手,对灰土强度变化作了一定的理论解释.     

Fabrication and compressive performance of plain carbon steel honeycomb sandwich panels

Plain carbon steel Q215 honeycomb sandwich panels were manufactured by brazing in a vacuum furnace.Their character- istic parameters,including equivalent density,equivalent elastic modulus,and equivalent compressive strength along out-of-plane (z-direction)and in-plane(x- and y-directions),were derived theoretically and then determined experimentally by an 810 material test system.On the basis of the experimental data,the compressive stress-strain curves were given.The results indicate that the meas- urements of equivalent Young's modulus and initial compressive strength are in good agreement with calculations,and that the maximum compressive strain near to solid can be up to 0.5-0.6 along out-of-plane,0.6-0.7 along in-plane.The strength-to-density ra- tio of plain carbon steel honeycomb panels is near to those of Al alloy hexagonal-honeycomb and 304L stainless steel square-honeycomb,but the compressive peak strength is greater than that of Al alloy hexagonal-honeycomb.     

胶凝砂砾石材料本构模型研究

胶凝砂砾石材料是一种低强度的筑坝新型材料.在分析胶凝砂砾石材料三轴试验数据的基础上,得出胶凝砂砾石材料的初始切线弹性模量、残余强度和峰值强度与围压的关系,从而建立了包含6个参数的非线性软化本构模型.将建立的本构模型计算所得的理论曲线与三轴试验数据进行对比,吻合情况良好,说明该模型能够较好地反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征,可以为胶凝砂砾石坝的非线性分析提供依据.     

混凝土SHPB试验的数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,运用HJC本构模型,对混凝土试件的SHPB试验进行数值模拟,重构了混凝土在低、中、中高以及高应变率下的应力应变曲线,并且对试件的破坏形态进行了模拟。研究表明,HJC模型可以很好地模拟混凝土材料的力学性能,重构的应力应变曲线在曲线形态和峰值应力上均与SHPB试验拟合良好,数值模拟得到的混凝土的破坏形态也与SHPB试验一致,确定该强度混凝土材料HJC本构模型材料参数的方法具有通用性。     

密实度对粗粒料力学特性影响三轴试验研究

针对3种不同相对密实度的某大坝覆盖层无粘性粗粒料制作试验替代料,进行不同围压下的常规三轴固结排水剪试验,着重研究不同相对密实度对粗粒料力学特性的影响.试验结果表明:在达到峰值强度之前,随着相对密实度和围压的增大,初始切线模量逐渐增大;同一围压下,随着相对密实度的增大,应力应变曲线软化现象更加明显,剪胀性逐渐变强;密实度...     

SnAgCu-nano Al钎料Anand本构关系及焊点可靠性

研究了含纳米0.1 wt.%Al颗粒SnAgCu无铅钎料Anand本构关系,将本构关系应用于有限元模拟,分析FCBGA器件SnAgCu-nano Al焊点的应力-应变响应。结果表明,在不同的温度和应变速率的条件下,可以采用非线性数据拟合方法得到SnAgCu-nano Al钎料的Anand本构方程的9个参数值。结合Anand本构模型,采用有限元法计算焊点应力-应变,发现FCBGA器件SnAgCu-nano Al焊点应力-应变分布和焊点阵列有明显的关系,最大的应力-应变集中于拐角焊点;SnAgCu-nano Al焊点的应力-应变值明显低于SnAgCu焊点,证明纳米Al可以提高SnAgCu焊点的可靠性。