高温后活性粉末混凝土SHPB试验研究

利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)系统,采用铅片作为整形器,分别对常温下及400,600,800℃高温过火后的活性粉末混凝土(RPC)试样进行单轴冲击压缩试验,研究应变率及温度对RPC材料动态力学性能及变形破坏特性的影响规律.结果表明:常温下及高温过火后,RPC材料的动态抗压强度、破碎程度及吸收能量均具有明显的应变率效应,而峰值应变、初始弹性模量及能量吸收率的应变率相关性较弱,且温度对应变率效应没有明显影响;高温过火后,不同应变率下RPC材料的动态抗压强度、初始弹性模量及能量吸收率均有所降低,而峰值应变增大.     

金属镍剧烈塑性变形过程中微结构演化的分子动力学模拟

为了认识金属块体纳米材料微观结构特征及研究成型过程中微结构形成演化机制,运用分子动力学模拟方法,对金属材料镍的剧烈塑性变形制备过程进行了剪切模拟计算,并对变形过程中微结构的演化过程进行了分析。模拟结果表明:位错增殖只发生在塑性变形的早期,而在塑性变形后期,位错的增长和消亡达到动态平衡;不同应变下位错密度的大小受到变形工艺的影响;参与变形的微观结构有层错、孪晶和五重孪晶等。模拟结果给出金属镍剧烈塑性变形的整个微观过程,为研究微观变形机理研究提供了参考。     

温度和外力对聚丙烯在蠕变失效过程中微观结构的影响

在控制温度(分别为90、100和110℃)和外力(分别为325、375和425N)的条件下进行蠕变实验,研究聚丙烯(PP)在不同温度和外力条件下发生蠕变失效时其多尺度微观结构的演变规律。结果表明,PP蠕变失效时,内部微观结构会发生复杂的变化,且微观结构的变化趋势具有应变依赖性,而与温度和外力无明显关系。当应变值小于临界失效应变值(εcr),即ε<17%时,随着应变的增加,自由体积孔洞尺寸增大,而小晶块堆砌系数、结晶度和取向度均无明显变化;当应变值大于εcr,即ε>17%时,结晶度先减小、后增大,取向度增加,晶区堆砌松散,自由体积孔洞尺寸减小。温度和外力只影响PP材料临界失效现象出现的时间,而不会影响εcr的大小。     

非均匀材料纯弯梁的静力性能研究

在小变形前提下,假设材料弹性模量为梁厚的线性函数,采用简易积分方程,推导出非均匀材料纯弯曲梁的弯曲问题解析解,考察了不同梯度变化弹性模量对应力分布的影响。数值算例结果表明：其横截面应力分布规律与均匀材料梁明显异同。此结果为结构的设计提供了准确的理论依据。     

中低应变率范围内单轴压缩下花岗岩断口细–微观特征研究

岩石宏观破裂状态及其细–微观形貌是表征岩石破坏机制的重要特征,而断口形貌则由岩石破裂过程中的能量特征确定。花岗岩在中低应变率加载条件下宏观上均成剪切破裂模式。利用扫描电镜(SEM)和3D激光扫描仪,研究不同应变率加载条件下花岗岩断口的细微观形貌特征;采用分形原理,对岩石破裂表面的粗糙程度进行定量表征。结果表明:随着应变率的增高,花岗岩细微观断裂模式变化规律为沿晶断裂→沿晶断裂和解理断裂→穿晶断裂(路径弯折)→穿晶断裂(路径较平直)。应变率的不同导致岩石破裂过程中吸收能量的差异,进而影响裂纹扩展的难易程度以及参与扩展裂纹的数量,最终导致岩石强度随应变率的增加而增加。     

基于分形理论与幂律分布的微观天际线量化分析

城市天际线又称城市轮廓或全景,是城市景观的重要组成部分,利用分形理论与幂律分布方法可以为城市规划师或建筑师提供重要的理论支持。以郑州市为例,运用分形理论和幂律分布方法,对郑州市微观天际线的分形特征和相关建筑高度幂律分布进行研究。研究结果为深入理解微观天际线的形态特征和分布规律提供了有力的理论支持,在深化对城市天际线复杂性认识的同时,也为城市规划设计提供一定的参考。     

深部巷道围岩塑性区演化的理论模型与实测对比研究

在高地应力作用下,深部巷道围岩的变形破坏过程表现出了显著的时空效应,研究围岩塑性区的演化规律有助于支护方案的设计与围岩稳定性分析。深部围岩的变形破坏可以看作是其力学性质由固体向流体转换的过程,具有连续渐进相变的特点。结合统计物理学观点,从能量与变形的角度分析了深部围岩塑性区的演化规律：采用有限差分法求解了围岩塑性区演化的kink波解,分析了各参数对塑性区演化过程的影响规律;通过岩石密度–波速关系曲线以及质量守恒定律,建立了围岩波速与塑性应变之间的定量关系,可反演出围岩的变形与应力状态;通过与现场实测数据进行对比,发现kink波解可以很好地描述围岩塑性区的分布及演化规律,验证了理论模型的准确性,可为深部围岩的稳定性分析及灾害防控提供新的思路。     

基于ANSYS有限元数值模拟的高速公路路基变形因素分析

车辆荷载作用下高速公路路基会出现变形。通过建立简化的高速公路数值分析模型,研究了高速公路在荷载作用下的应力、应变、位移性能以及变化关系,得到了每一层尺寸变化后路面受力的变化对应力、应变分布及大小的影响。结果表明：不同压力、单车轮和双车轮和不同弹性模量会对路基的变形产生影响,不同深度的位移主要受压力,AC层、Base层弹性模量的影响。改变车辆荷载,路基的受力情况和路基的变形也会变化。针对形成受力最大和变形最大区,提出相应的施工改进办法和施工主控工序,从而更好地控制交通荷载作用下路基变形,为实际施工生产过程中的关键工序提供一定的指导。     

高温–水冷却花岗岩动态压缩力学特性的应变率效应研究

为探究高温–水冷却花岗岩的应变率效应,使用MXQ1700箱式气氛炉制备200℃,400℃,600℃,800℃和1 000℃共5种高温花岗岩试样并用水冷却,随后利用分离式霍普金森压杆系统对常温试样和高温–水冷却花岗岩试样进行4种不同冲击速率的动态压缩试验(冲击气压分别为0.30,0.40,0.50和0.60MPa)。此外,还通过压汞和扫描电镜试验获得高温–水冷却花岗岩试样的孔径分布、孔隙率和微观形貌。微观结果表明：试样内部损伤以400℃为界可分为两个阶段,400℃之前,高温–水冷却花岗岩试样内部以微孔和小孔为主,孔隙率低于2.20%,损伤较小,当温度超过400℃后,内部中孔比例快速增加,孔隙率上升,损伤随温度升高而加剧。应变率效应方面：在相同温度条件下,高温–水冷却花岗岩试样的动态峰值应力和峰值应变均随应变率的增加而增大,而弹性模量的应变率效应不明显;花岗岩试样破碎程度随损伤的增加而加剧,且分形维数随着应变率的增大而增加;分析内部损伤和外界冲击速度对花岗岩试样应变率的影响,并获得应变率随内部损伤和冲击速度变化的拟合公式。     

高温高压下盐岩基本力学性质研究

采用MTS材料特性试验机针对高温高压下盐岩的力学性质进行了三轴压缩试验研究,通过不同温度、围压下的三轴应力应变曲线,分析了温度、围压对盐岩弹性模量和屈服应力的影响以及高温高压下盐岩的破坏特点。结果表明:盐岩即使经历很大变形其应力应变曲线也不会表现出峰值。而温度升高对盐岩力学性质起到劣化作用。盐岩的屈服应力随温度升高而逐渐降低,但其弹性模量却随着温度升高而显著增大。在≥86 ℃时应该存在一个门槛温度,超过这个门槛温度使得弹性模量随温度升高而逐渐降低。围压对盐岩的初始屈服面影响较小,而温度则影响明显。盐岩试验后发生了很大变形,从标准的圆柱体被压成了鼓状,但是仍然没有发生破坏。