对岩石拉伸试验方法的探讨

为了寻求既简单又精确的岩石拉伸试验方法,针对试件与试验机连接难的问题,以花岗岩为试件用两种方法进行了一系列单轴拉伸试验,第一种方法利用伍德合金熔点低的特性来实现试件与试验机的连接;第二种方法把试件直接用高强粘结剂粘接在压头上.试验结果表明在第二种试验方法中,拉应力能均匀地施加到试件上,得到的结果准确度高.试验同时,对试件的抗拉强度、极限应变、声发射事件率等进行了测量.     

国外大型结构试验机

为了解决脆性试件试验产生的试验机与环境振动问题,对一种利用与试件并联的附加支撑改变受压试件系统整体刚度的试验机减振方法进行研究,完成不同支撑刚度的对比试验,研究表明附加刚度可以有效消除脆性试件破坏所引发的试验机振动,并且具有方便实施、经济实惠的优点.本文的研究工作可为开展脆性结构破坏试验和大型结构试验机的改造提供参考和借鉴.

     

基于附加刚度法的结构试验机减振试验研究

为了解决脆性试件试验产生的试验机与环境振动问题,对一种利用与试件并联的附加支撑改变受压试件系统整体刚度的试验机减振方法进行研究,完成不同支撑刚度的对比试验,研究表明附加刚度可以有效消除脆性试件破坏所引发的试验机振动,并且具有方便实施、经济实惠的优点.本文的研究工作可为开展脆性结构破坏试验和大型结构试验机的改造提供参考和借鉴.     

定向凝固镍基合金涡轮叶片短时力学行为试验

目的 研究真实涡轮叶片材料性能与标准试件材料性能的差别，精确预测定向凝固镍基高温合金涡轮叶片的强度和寿命．方法 在真实涡轮叶片上具有代表性部位取材。设计、加工试验试件，应用MTS810液压伺服材料试验机进行室温、760℃以及980℃下的短时轴向拉伸试验．结果 得到涡轮叶片在室温、760℃以及980℃时相应的短时力学性能和拉伸应力-应变曲线，并与标准试件的短时力学性能进行了比较．结论 从定向凝固镍基高温合金涡轮叶片上选取材料的短时力学性能要比定向凝固镍基高温合金材料标准试件的力学性能略有降低．     

波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力研究

为研究波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力,考虑钢板厚度、钢板面层是否热浸镀锌等因素,对波纹钢板连接试件进行静力拉伸试验,并设计同等条件下平板连接试件试验为对照组.从试件的破坏模式、纵向接缝的滑移荷载、极限荷载、滑移位移和极限位移等方面进行分析.研究结果表明:热浸镀锌对连接试件的极限荷载基本无影响;当连接试件发生孔壁承压破坏时,波纹连接试件极限荷载比同等条件下平板连接试件高12%～20%,两者极限位移相差不大;当连接试件发生螺杆剪坏时,两者极限承载力基本相同,平板连接试件极限位移约为波纹板连接试件的1.3～1.7倍.通过规范计算结果与试验结果的对比分析,建议波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接的承载力偏于安全地按JGJ 99—2015计算.     

OSB板纹理对连接性能的影响

针对定向刨花板水平和垂直纹理会对冷弯薄壁型钢C型骨架柱连接力学性能产生影响的问题,进行了10个定向刨花板与冷弯薄壁型钢C型骨架柱静力拉伸试验,分析了定向刨花板的水平、垂直纹理对破坏形式、连接刚度及极限承载力的影响.结果表明:垂直纹理试件呈现纤维撕裂破坏,承载力比水平纹理试件高约10%;水平纹理试件为木质纤维剪切破坏,连接刚度比垂直纹理试件高约8%.试验为冷弯薄壁型钢-定向板结构设计提供了设计参考.     

钢管拉伸预应力连接器在钢管拉伸试验中的应用

介绍了钢筋拉伸预应力连接器的研制及其结构形式,它的应用,改变了长期以来钢筋强度检验的试验方法,由于试件属弹性理论中所述的薄壁杆件,不满足圣维南原理,为达到或接近“静力等效”的条件,在钢管试件的受力形心,长度及其端部均做了处理,以利于钢管试件达到实心杆件的要求,使钢管拉伸试验受力更加趋于合理,通过15根不同直径钢管（直径72mm,89mm,275mm）进行了拉伸试验,试验效果达到了预期的目的,表明钢管拉伸预应力连接器可以在钢管拉伸试验中广泛应用。它的研制,解决了长期以来液压试验机无法直接试验钢管的问题,简化了钢管试验。     

预制装配式外墙用纤维增强杆拉伸试验研究

拉伸试验是研究预制装配式外墙用纤维增强杆拉伸性能的基本方法,对纤维增强杆现有的拉伸性能试验方法进行改进,可以解决拉伸试验易出现的数据偏低或偏高、离散性大等问题,为装配式建筑工程的设计和验收提供理论依据。文章针对纤维增强杆的特性及拉伸试验时出现的问题,对拉伸实验的试件制作方法、试件初始横截面积的测定、试验夹具设计等进行改进,并对3组15个试件的拉伸试验试验结果进行分析。结果表明:采用钢套管和环氧树脂砂浆对杆件的夹具夹持端进行灌浆锚固制作拉伸试件,用设有横向肋纹的直角三角槽夹具装夹并进行拉伸,试件均为有效破坏,试验成功率为100%;采用排水法测定杆件的初始横截面积,设置拉伸速度自动提示切换的试验方案,拉伸强度和拉伸弹性模量最大相对误差均±20%,变异系数均0.1,其数据的离散性小。     

铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能及失效机理分析

为深入研究铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能和失效机理,本文选取铜合金H62同种组合及与镀锌钢的异种组合进行单搭及T型试件压印-粘接复合连接,借助MTS材料试验机对试件进行拉伸-剪切试验及剥离试验,采用SEM扫描电镜对典型失效断口进行微观分析,分析试件的失效强度及失效模式,测试铜合金压印-粘接复合连接接头的静力学性能,结果表明:铜钢板压印-粘接复合连接的抗剪切强度远优于抗剥离强度,且其接头强度主要由粘接剂决定,失效模式取决于压印结构成型情况.H62-H62压印-粘接复合接头的抗剪切力强度均值为5 021.52 N,抗剥离强度均值为943.05 N,接头为拉脱失效伴随轻微擦伤;H62-镀锌钢压印-粘接复合接头的抗剪切强度为H62-H62接头的1.2倍,失效模式为颈部断裂;抗剥离强度为H62-H62接头的2.3倍,接头为"上板撕裂"失效.     

十字形双向拉伸试验有限元模拟及分析

用应力函数法分析了双向拉伸的应力分布,建立了臂上开缝十字形试件双向拉伸试验的有限元模型,使用大型通用有限元软件ANSYS8.0对十字形双向拉伸试验进行模拟及分析,并对其结构尺寸进行优化设计.模拟结果表明,试件中心区域的应力分布是均匀的,当缝宽为0.2 mm时,其不均度最接近于1.     

岩石试样围压下直接拉伸试验

圆盘试样巴西劈裂是在拉压应力联合作用下破裂的,Griffith准则认为压应力小于3倍抗拉强度则对岩石拉伸破坏没有影响,这些问题都需要直接的试验验证.在50 mm×100mm试样两端粘结80 mm的拉头,置入液压缸中施加围压,拉头承受轴向载荷引起岩样拉伸;同时利用伺服试验机对拉头施加轴向压缩载荷,平衡其承受的部分拉伸载荷.通过改变轴向压缩载荷的数值,就可以得到不同围压下岩样的拉伸强度.尽管试验结果具有相当的离散性,但完全可以确认岩样拉伸强度随围压增大而减小,巴西劈裂强度低于岩石单向拉伸强度.岩石在压拉应力作用下发生的拉伸破坏可以利用应力之间的线性关系描述.     

新型单轴拉伸试样制备装置的研制及试验研究

针对单轴拉伸试验中试样形式与拉伸段长度能较大程度影响试验结果,以及目前在该试验中所采用试样形式与拉伸段长度均存在较大差异的问题,研制了一组可以制备不同拉伸段长度哑铃状单轴拉伸试样的制样模具,制样模具由左右两个加载段模具、上下两个拉伸段模具与制样底板组成,其中两个拉伸段模具分别与两侧的加载段模具通过燕尾槽连接。在此基础上,对粘性土试样进行了单轴拉伸试验,探讨了粘性土的抗拉特性,以及试样形式与拉伸段长度对其破坏形式、抗拉强度与峰值位移的影响情况,研究结果表明：哑铃状试样可以避免拉伸过程中出现的端部松弛与应力集中问题,拉伸断裂面发生在有效拉伸长度范围内;粘性土的破坏形式不是纯脆性破坏,而是在抗拉强度后存在一个软化阶段;抗拉强度随拉伸段长度的增大而减小,峰值位移随着拉伸段长度的增大而增大,二者均与拉伸段长度呈对数关系。     

模拟岩石的平行粘结模型微观参数标定

针对平行粘结模型不能同时满足岩石抗拉强度和抗压强度的问题,通过模拟岩石的单轴拉伸试验和单轴压缩试验,以已有的Lac du Bonnet花岗岩的室内试验结果为目标,标定了不同孔隙比和不同不均匀系数岩石离散元试样的微观参数。从微观破坏机制角度指出了平行粘结模型的不足之处,并提出了改进方法。研究结果表明:满足抗拉强度和抗压强度的微观胶结强度参数相差一个数量级;模型仅考虑了胶结的抗拉和抗剪特性,忽略了法向力对胶结强度的影响,导致模型不能正确反映岩石的拉压强度比值;建议采用可模拟颗粒破碎的团粒模型或者基于室内试验提出的胶接模型。     

岩石的强度准则及中间主应力的影响

Drucker Prager准则和Murrell准则中包含中间主应力 ,但并没有得到真正三轴试验结果的检验 ,也难以表示应力状态对岩样强度的影响 .D P准则与Coulomb准则外接时 ,其三轴伸长的强度可以达到无限 ;与Coulomb准则内接和相切时 ,反映最小主应力的作用偏小而中间主应力作用偏大 .Murrell准则表明岩石在 2个方向承载单轴压缩强度的压应力时 ,在第三个方向还可承载单轴拉伸强度以上的拉应力 ;其反映的最小主应力作用也特别低     

Experimental investigation on strength and deformation of plain high-strength concrete under multiaxial stress state

To investigate the strength and deformation behavior of plain high-strength concrete (HSC) under multiaxial stress states,a large static-dynamic true triaxial machine was employed,and multiaxial tests were performed on 100 mm×100 mm×100 mm cubes concrete specimens.Friction-reducing pads were three-layer plastic membranes with glycerine in-between for the compressive loading plane.The tensile loading plane of concrete samples was processed by attrition machine,and then the samples were glued up with the loading plate with structural glue.Failure modes of specimens were described.The principal static compressive strengths,strains at the peak stress and stress-strain curves were measured,and the influence of stress ratios on them was analyzed as well.Experimental results show that the ratio of the compressive strength σ3f over the uniaxial compressive strength fc depends on brittleness-stiffness of concrete besides stress state and stress ratios.The formula of Kupfer-Gerstle’s and Ottosen’s failure criterion for plain HSC under biaxial compression and multiaxial stress state is proposed respectively.     

Improved parameter selection method for mesoscopic numerical simulation test of direct tensile failure of rock and concrete

In order to numerically simulate the failure process of rock and concrete under uniaxial tension, an improved method of selecting the mechanical properties of materials was presented for the random mechanic parameter model based on the mesoscopic damage mechanics. The product of strength and elastic modulus of mesoscale representative volume element was considered to be one of the mechanical property parameters of materials and assumed to conform to specified probability distributions to reflect the heterogeneity of mechanical property in materials. With the improved property parameter selection method, a numerical program was developed and the simulation of the failure process of the rock and concrete specimens under static tensile loading condition was carried out. The failure process and complete stress-strain curves of a class of rock and concrete in stable fracture propagation manner under uniaxial tension were obtained. The simulated macroscopic mechanical behavior was compared with the available laboratory experimental observation, and a reasonable agreement was obtained. Verification shows that the improved parameter selection method is suitable for mesoscopic numerical simulation in the failure process of rock and concrete.     

石灰岩在单轴压缩条件下的声发射特性

为研究岩石受压及破坏失稳过程中的声发射特性，作者利用改进的岩石声发射参数动态测试系统，对广西某矿石灰岩作了岩石的单轴压缩试验，检测了岩样从加载直至破坏过程中的声发射活动，表明内部微裂纹的形成与原有裂纹的扩展是岩石加载过程中声发射活动的主要原因。     

A composite material model for investigation of micro-fracture mechanism of brittle rock subjected to uniaxial compression

Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｏｃｋｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ,ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｔｏｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅｉｓｖｅｒｙｉｍ ｐｏｒｔａｎｔｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂｒｉｔｔｌｅｒｏｃｋｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ .Ｍａｎｙｒｅ ｓｅａｒｃｈｅｒｓｔａｃｋｌｅｄｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍａｔｔｈｅｍａｃｒｏｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅｌｅｖｅｌ.ＨｏｒｉｉａｎｄＮｅｍａｔ Ｎａｓｓｅｒ[1,2 ] ｉｎｖｅｓｔｉｇａ ｔ…     

Fracture evolution characteristics of sandstone containing double fissures and a single circular hole under uniaxial compression

The uniaxial compression experiments on the sandstone samples containing double fissures and a single circular hole were carried out by using electro-hydraulic servo universal testing machine to investigate the effect of rock bridge angle β and fissure angle α on mechanical properties and evolution characteristics of cracks.The results show that the peak strength,peak strain and elastic modulus of defected specimens decrease comparing with those for intact sample,and show a decreased trend firstly and then increase with β changing from 0° to 90°.The peak strength and elastic modulus achieve the minimum value as the rock bridge angle is 60°,while the peak strain reaches the minimum value with the rock bridge angle of 45°.The crack initiation of tested rock samples occurs firstly in stress concentration areas at tips of prefabricated fissures under uniaxial compression,and then propagates constantly and coalescences with the prefabricated hole.Some secondary cracks initiate and propagate as well until buckling failure happens.The rock bridge angle has a great influence on crack initiation,coalescence,final failure mode,crack initiation stress and transfixion stress.The peak strength varies significantly,while the elastic modulus and peak strain change slightly,and the failure modes are also different due to the influence of fissure angle.     

岩石压剪断裂的模型试验研究

本文通过含中心斜裂纹砂浆试件的单轴压缩模型试验，测试并分析了裂纹扩展过程中的声发射特性和裂纹面相对位移。试验表明：岩石类脆性材料的压剪断裂破坏机理与拉剪断裂有本质的区别，裂纹面相对位移随轴压荷载的变化曲线与裂纹扩展过程中的声发射曲线具有一定的同步性，反映出中心斜裂纹压剪断裂的阶段性，以及裂纹的几何尺寸、分布规律和裂纹面物理力学性质对岩石压剪断裂的影响。