恒定水头岩体混凝土裂纹水入浸过程分析

针对自然营造力作用下岩体或混凝土裂纹的水力劈裂特点,基于裂纹水流运动的立方定律建立了恒定水头作用下裂纹内水流入浸过程计算模型与迭代步骤.通过对不同裂纹张开宽度、裂纹表面起伏差、裂纹形状等因素变化,分别计算了水流入浸过程.计算结果表明,裂纹内水流入浸过程是先快后慢,随着时间的推移,裂纹内水压会发展为全水头.当裂纹张开宽度大于0.02 mm,水流入浸过程及其短暂,裂纹内水流很快就达到裂尖,而且水压基本就是全水头.当裂纹的张开宽度特别小,达到微米级,水流就很难进入,即产生不透水的现象.裂纹表面的起伏差对于裂纹张开宽度较小的裂纹影响程度要大于宽度较大的裂纹.     

激光表面热处理下Cu薄膜的疲劳性能

通过CO₂激光器对试件进行激光表面热处理,对比处理前后试样的疲劳寿命,找出了最优激光工艺参数,并对其进行疲劳断口及表面微观结构分析,探求其微观机理.研究结果表明:激光表面热处理时激光扫描速率、功率密度对处理效果有显著影响;对于25μm厚工业纯Cu薄膜材料,激光功率密度为208 kW/cm²,扫描速率为25mm/s时,激光表面处理效果最佳,试件的疲劳寿命提高了2~3倍;在扫描电镜观测下发现,激光表面处理后试件表面形成1层淬硬区并产生残余压应力,使试件的疲劳强度明显增加,且激光表面处理的试件裂纹萌生后扩展至断裂的过程较为缓慢,断口出现疲劳条纹.     

双层复合结构对混凝土墙防护性能的模拟研究

为了减少承压设备在水压爆破试验过程中产生的高速碎片对实验室混凝土墙体的损坏,提出了一种由橡胶和钢板组成的双层防护结构,并依据显式非线性理论,利用LS-DYNA软件对该防护结构的防护效果进行了数值模拟研究。结果表明：1）爆炸产生的高速碎片冲击双层复合结构-混凝土墙体后,最终将会嵌入橡胶层内;2）双层复合结构能够保护墙体表面不受破坏,能够阻止混凝土墙体内部裂纹和背面裂纹的产生。     

裂纹柔度法在回火高强度结构钢应力分析中的应用

提高高强度结构钢板的残余应力的测试精度,可以更好地评估回火工艺的有效性,使产品更加安全可靠.常用的残余应力测试方法(如钻孔法、X射线衍射法等)只能测定钢板外表面及浅层的残余应力.采用裂纹柔度法分析回火钢板的残余应力,对Q550D钢板不同回火工艺状态下的应力松弛效果进行了测试.结果表明,裂纹柔度法能够测定钢板全厚度范围内残余应力释放过程中产生的应变,从而判断其应力分布情况,而且这种方法比钻孔法及X射线衍射法更加敏感和精确.     

光学元件研磨加工裂纹形成过程数值模拟

针对传统有限元方法过度依赖于网格,计算时磨粒和工件接触区域的网格畸变严重,很难模拟脆性材料加工中材料内部裂纹的形成过程这一问题,利用光滑粒子流体动力学法建立单个磨粒切削加工过程的FE/SPH耦合有限元模型,对熔石英材料研磨过程进行数值模拟,为脆性材料切削过程的仿真提供了新途径.系统分析研磨加工中亚表层裂纹的形成过程以及切削参数对亚表层裂纹深度的影响规律.仿真结果表明:磨粒刚开始切入工件时材料处于弹/塑性变形阶段,随后在磨粒的挤压及撕扯作用下,材料内部产生大量微裂纹,微裂纹的合并、连通和扩展最终形成了平行于工件表面的横向裂纹和垂直于工件表面的纵向微裂纹,导致工件材料的脆性断裂去除.     

混凝土中的裂缝对氯盐侵蚀作用的影响

为了研究裂缝对氯离子侵蚀作用的影响,采用弯曲试验预先在混凝土梁中产生宽度不等的弯曲裂缝,然后通过3%NaC l盐溶液浸泡一定龄期后钻心取样,测定裂缝处混凝土内氯离子含量.试验结果表明,混凝土中裂缝对氯盐环境下氯离子渗透的影响是显著的,裂纹大大加快了氯离子的侵蚀速度.裂纹处(裂缝宽度120~500μm)氯离子浓度为相同浸泡龄期无裂纹处的2~3倍.浸泡30 d时,裂纹处氯离子含量随裂缝宽度增大而增加,60 d时氯离子含量基本达到饱和,不受裂缝宽度影响,此时氯离子含量受浸泡深度影响不大.未开裂混凝土,即使氯盐浸泡60 d,氯离子含量随浸泡深度仍呈逐渐减少的趋势.     

LY12CZ铝合金板材中的疲劳裂纹扩展

本文总结了 LY12CZ 铝合金板材在不同应力比 R 下的疲劳裂纹扩展速率、尤其是近门槛区的裂纹扩展速率 da/dN 和裂纹扩展门槛值⊿K_(th)的实验结果,并应用根据裂纹扩展的静态断裂模型导出的公式,对 LY12CZ 这样的疲劳裂纹以典型条带机制扩展的合金中的裂纹扩展,进行定量分析。实验和分析结果表明,在 R=0～0. 5和 da/dN<1. 0×10~(-3) mm/cycle 的范围内,根据裂纹扩展的静态断裂模型导出的公式:da/dN=B(⊿K-⊿K_(th))~2,能很好地拟合 LY12CZ 板材的裂纹扩展的实验结果;式中 B 值可按下式估算:B=1/2π(0. 1E)~2,⊿K_(th)之值可根据裂纹扩展的实验数据进行回归分析求得。在应力比 R=0～0. 5的范围内,⊿K_(th)=9. 3(1-R)~(0. 933) ,da/dN=3. 18×10~(-7) (⊿K-9. 3(1-R)~(0. 933) )~2。     

锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板锚贴加固后的力学性能,设计了12根钢筋混凝土梁,以设计锈蚀率为10%进行电化学快速锈蚀。在锚贴钢板加固前进行预压试验,裂缝宽度控制为0.2 mm。按保护层厚度分为3组,每组1根对比梁,其余3根分别按钢板厚度3、4、5 mm进行锚贴钢板加固。加载对比试验研究表明：锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的跨中截面应变基本符合平截面假定,正常使用性能得到明显改善,且极限承载力亦有明显提高。锚贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和裂缝延伸高度,在相同保护层和锈蚀率相近时,钢板厚度增加3~5 mm导致其挠度减小,且减小幅度为13%~51%。保护层厚度对加固梁的极限承载力影响不明显。     

基于SPH方法对多晶硅裂纹扩展的数值模拟

应用非动力学软件Autodyn-2D对多晶硅受冲击载荷作用而损伤开裂的连续介质离散化过程进行了研究。采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,分别模拟了不同宽度的钨合金锤在不同的位置以不同的冲击速度对多晶硅靶板的冲击过程,分析了不同冲击载荷下的裂纹产生与扩展方式,得出了锤头冲击速度、冲击面宽度、冲击位置对多晶硅裂纹与碎片粒度的影响结果。综合仿真结果表明,当锤头冲击速度小于25 m/s时,多晶硅的起裂点随着冲击速度的增大向中轴线靠近;当冲击速度大于25 m/s时,主裂纹扩展长度不再增加,但分叉裂纹密度增大;当冲击速度大于40 m/s时,裂纹扩展基本不变;当锤头宽度为20 mm,冲击速度为40 m/s,采用击打多晶硅中心位置的打击方式,能有效将多晶硅的破碎尺寸控制在5～90 mm之间,大大减少了多晶硅浪费。     

船板钢CCSA表面裂纹及其防止措施

采用光谱分析仪、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪分别对济钢船板钢CCSA裂纹处的化学成份,金相组织、显微形貌及夹杂物的成份进行分析.结果表明:表面裂纹产生于结晶器,在二冷区扩展,在后续的加热和轧制过程中进一步延伸;裂纹的形成与晶界的夹杂物和析出物有很大的关系;部分裂纹处有保护渣和炼钢辅料的成份.     

GFRP筋混凝土梁受弯性能试验

为改善GFRP(glass-fiber reinforced polymer)筋混凝土梁裂缝宽度较大的缺陷,提出一种将GFRP筋穿入金属波纹管并灌注水泥基高强灌浆料的新型构造措施,内部高强水泥基灌浆料与GFRP筋的黏结性能较好,共同参与受拉,外部金属波纹管可约束内部黏结裂缝的扩展,并增强与混凝土之间的黏结作用,进而减小GFRP筋混凝土梁的裂缝宽度.为验证其可行性,对配置钢筋、拉挤GFRP筋以及新型构造措施GFRP筋的6根简支梁开展了单调加载受弯试验,考察了GFRP筋混凝土梁在正常使用极限状态下的裂缝分布、平均裂缝间距以及平均裂缝宽度的发展规律.试验结果表明:与普通拉挤GFRP筋相比,新型构造措施可减小梁在使用阶段的裂缝宽度,延缓顺筋裂缝的出现;新型构造措施GFRP筋混凝土梁可满足各国规范0.5 mm最大裂缝宽度的限值规定,普通GFRP筋混凝土梁则不能满足要求;当GFRP筋配筋率接近或大于界限配筋率时,梁表现为首先混凝土受压破坏、最后FRP纵筋受拉断裂的失效模式,其受弯承载力高于钢筋混凝土梁,破坏前有较大的变形能力,平均挠跨比约为1/56.     

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。     

预应力混凝土桥底板纵向裂缝控制

为了减少预应力混凝土桥梁纵向裂缝的危害,研究和对比了中国规范（JTG D62 2004）、欧洲规范（ENV1994 2：1997）、英国规范（BS 5400 4：1990）和美国规范（AASHTO LRFD Bridge Design Specifications SI Units Third Edition 2004）中的相关条款,提出通过控制名义拉应力来控制预应力混凝土桥底板纵向裂缝的方案.某全比例模型试验被用于验证分析,其结果很好地验证了方法的可行性.研究结果表明,对于采用全预应力标准设计的桥梁结构,应采用控制名义拉应力的方法避免其纵向裂缝的产生,如无法布置横向预应力,则应积极采取构造措施来限制裂缝的宽度,使其最大宽度不超过0.10mm.     

试件尺寸对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响

为研究试件尺寸(立方体试件边长为10D,钢筋直径D=14、20、25 mm)对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响,通过电化学加速锈蚀方法,获得了7组不同钢筋锈蚀率(0%、0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0%、10.0%)的中心拉拔试件.分析了试件尺寸、锈蚀率等影响因子作用下钢筋与混凝土间黏结性能的变化规律.结果表明:随着锈蚀率的增加,试件尺寸越大其锈胀裂纹出现越早且最大锈胀裂纹越宽;各试件的黏结强度、黏结刚度均随混凝土的恶化及锈蚀率的增加呈现出先增长后逐渐削减的趋势,黏结能量则随锈蚀率的增加而逐渐下降,且较大尺寸试件(D=25 mm)的黏结性能受锈蚀率的影响更为显著;锈胀裂纹出现前,试件自由端峰值滑移、黏结能量下降较为缓慢;当锈胀裂纹出现后,其自由端峰值滑移、黏结能量急剧下降,而后随着锈胀裂纹的加宽,其下降速率趋于平缓.基于试验结果,建立了不同锈蚀率下残余黏结应力与试件尺寸的关系式.     

退火温度对Ti-IF钢性能及织构的影响

对冷轧压下率为80%、厚1 mm的Ti-IF钢经不同温度退火处理后进行拉伸试验,测量其塑性应变比r值。观察退火试样的显微组织,并利用电子背散射衍射技术（EBSD）对其性能和再结晶织构进行分析。结果表明,冷轧试验钢分别在780、810、840℃退火3 min后,均发生了再结晶;随着退火温度的升高,大多数晶粒尺寸由5-6μm增大到9-10μm;试验钢的r值随退火温度升高而增大;退火钢再结晶织构表现为强烈的{111}织构,主要由{111}〈110〉和{111}〈112〉两类取向晶粒组成。     

闭口型压型钢板-混凝土组合楼板纵向抗剪性能试验研究

对18块YXB65-185-555闭口型压型钢板-混凝土组合楼板进行了纵向抗剪性能试验研究,考察了楼板厚度、压型钢板厚度以及剪跨等因素对组合楼板纵向抗剪性能的影响.得到了组合板的极限承载力、变形和破坏形态以及压型钢板与混凝土之间的滑移.试验结果表明:随着组合板和压型钢板厚度的增大,组合板的纵向抗剪承载力越大;剪跨越大,纵向抗剪承载力越小;剪跨比较小的试件主要发生纵向剪切粘结破坏,剪跨比较大的组合板主要发生弯曲破坏和弯曲剪切粘结破坏.基于欧洲规范4的建议公式,对试验结果进行线性回归得到了适用于该板型的压型钢板-混凝土组合楼板的纵向剪力粘结系数m、k,可为该种楼板的工程设计提供参考.     

钢绞线中纵向模态传播特性的实验研究

为了对钢绞线进行缺陷检测和应力测量,研究了超声导波纵向模态在钢绞线中的传播特性.首先对钢绞线不同钢丝中纵向模态的频散和多模态等特性进行了理论分析.然后在理论指导下,在长15 m且标称直径17.80 mm的7芯钢铰线、单根外围钢丝和中心钢丝中,分别进行了纵向模态的激励接收实验.确定在自由钢绞线中纵向模态主要在外围钢丝中传播.在频段0~400kHz部分频率下,最低阶纵向模态L(0,1)在钢绞线、外围钢丝和中心钢丝中得到的传播速度与理论值较为吻合.     

冷轧TRB薄板的连续退火工艺试验研究

为了探索连续退火工艺对TRB板组织与性能的影响,在实验室采用四辊可逆式冷轧机进行单厚度过渡区TRB板轧制,对轧制的DP590双相钢和22Mn B5热成形钢TRB薄板进行模拟连续退火试验,利用光学显微镜和扫描电镜,以及拉伸和硬度试验方法研究钢板退火后各厚度区的组织与力学性能差别.研究表明:TRB板变厚度区的最大厚度偏差为0.03 mm,长度误差<1.0 mm.TRB板在连续退火的冷却段和过时效段,其薄区温度较过渡区和厚区的温度偏低57~20℃,导致DP590钢板薄区的抗拉强度和伸长率较高,屈服强度与厚区的相当,而22Mn B5钢TRB板的屈服与抗拉强度偏高.在TRB板的变厚度区内维氏硬度波动较小.根据厚区的厚度来制定冷轧DP590双相钢TRB薄板的连续退火工艺,将更有利于保证钢板的组织与力学性能,对22Mn B5热成形钢TRB薄板建议采用罩式退火.     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

Simulation of inside-grooved mould improving heat transfer of original shell of casting slab

The dipping experiment was carried out by putting the water-cooled copper plate into the stannum-lead alloy to simulate the process of initial solidification of steel, and the result that the heat transfer of original shell improved by grooving on the surface of the water-cooled copper plate was investigated. A mathematical model of heat transfer was set up and the temperature field of casting slab 1000 mm×200 mm was calculated. The experimentation and simulation results indicate that the inside-grooved mould could improve the heat transfer of original shell, decrease the non-uniformity of original shell thickness and reduce the longitudinal surface cracks of casting slab.