PVC建筑膜材拉伸异向性能研究

以PVC建筑膜材料的单轴向拉伸试验为研究基础,对偏离基材经向0、15、30、45、60、75°和90°七个面内方向的拉伸性能进行测试和分析。结果表明:膜材为典型的正交各向异性材料,其不同方向上的抗拉强度、断裂伸长率、初始模量和断裂功均有较大差异,且正交各向异性弹性理论对膜材的初始模量具有较好的预测。在膜结构的裁剪分析中,应尽量使0°或90°方向上的膜材处于主轴受力方向,避免15°和45°方向上受较大的力,以免其遭到破坏。     

PTFE膜材料的偏轴拉伸性能及破坏机理

为深入把握PTFE膜材料的率相关力学性能及破坏机理,对3种常见的PTFE膜材料进行了偏轴拉伸试验,主要考虑了0°、5°、15°、25°、35°、45°、55°、65°、75°、85°、90°等11个偏轴角度和10、25、50、100、200、500 mm/min等6种拉伸速率,分析了主要力学参数的变化规律,研究了不同拉伸速率下的膜材破坏模式及破坏机理.结果表明:不同拉伸速率下膜材主要力学参数的变化规律比较一致,表现出明显的各向异性;材料的抗拉强度与破坏模式密切相关,随着拉伸速率的增加,抗拉强度逐渐升高,且与拉伸速率的对数呈近似线性关系,这主要与材料应变能及编织结构有关;材料的破坏模式和断裂延伸率受拉伸速率的变化影响不明显.     

双轴向纬编结构玻纤聚丙烯层合板拉伸性能研究

采用以玻璃纤维纬平针为地组织、经纬向衬入玻纤/聚丙烯复合纱的双轴向纬编结构预型件,利用热压方法制备了5种不同铺层的复合材料层合板,即[0]4,[0/90]2,[-45/45]2,[0/-45/45/90]和[90]4,实验研究了层合板的拉伸性能,分析了拉伸方向衬纱的纤维体积含量对层合板轴向拉伸的初始模量和断裂强度的影响关系,并对材料的断裂形式进行了分析。实验表明,材料的轴向拉伸和非轴向拉伸的力学性能有较大差异,材料轴向拉伸的初始模量和断裂强度与纤维体积含量成正比,衬纱的引入提高了针织结构复合材料的力学性能。     

挤压态AZ31镁合金室温拉伸力学各向异性研究

基于三向取样拉伸实验研究了挤压态AZ31镁合金室温拉伸各向异性力学行为,从微观变形机制的角度分析了挤压态镁合金宏观拉伸各向异性产生的机理.结果表明,挤压态镁合金三向取样拉伸塑性变形初期,主导变形机制虽然都是基面滑移,但是基面滑移开启所对应的施密特(Schmid)因子不同,得到同样的分切应力所需要施加的宏观外界应力就会不同,最终导致了三向取样拉伸屈服强度各向异性;随着变形的深入,0°拉伸主导变形机制转变为柱面滑移,而45°和90°拉伸主导变形机制仍然是基面滑移,这就导致了后期变形过程中0°拉伸流变应力远高于45°和90°拉伸过程;总而言之,挤压态镁合金初始丝织构分布,决定了其沿不同方向拉伸变形时不同机制导致的相对变形量和变形抗力各不相同,引起了宏观拉伸力学性能的各向异性.     

不同取样方向钢板试件的声发射特性分析

从ST13冷轧钢板中分别沿0°方向、45°方向和90°方向截取标准拉伸试样进行拉伸试验。结合金属材料的力学性能,分析试件在拉伸过程中声发射参数的表征和特性,以及在拉伸过程中声发射特征参数的异同性。结果表明：声发射计数、幅值和能量能较好地表征试件的整个拉伸过程,并得出0°方向钢板试件强度高,伸长率大,断裂能量大,90°方向次之,45°方向强度低,伸长率小,断裂能量小。     

基于有限元模拟的碳纤维复合材料层合板拉伸失效机理分析

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)具有高比强度、良好的耐腐蚀性,在汽车轻量化研究中受到很大重视。设计了三种不同铺层方式的碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板(单向铺层([0°]₈),各向同性铺层([0₂/45₂/90₂/-45₂]_s),有取向铺层([0/45₂/90/-45₂/0₂]_s)),研究其拉伸破坏形式,并结合有限元模拟进行分析验证。结果表明,拉伸强度与模量主要取决于层合板中沿拉伸方向排列的纤维层数量占比,占比越高,拉伸强度与模量越大。不同角度铺层呈现不同破坏形式,断裂时0°层纤维与基体均发生破坏;±45°层与90°层断裂主要以基体开裂为主;层间结合较好的情况下,0°层和90°层会受到相邻±45°层的影响发生剪切破坏。有限元模拟结果与试验结果匹配度较高,为后续建立汽车零件级产品失效模式评估系统奠定了基础。     

可再现大型机械构件疲劳的3轴试验装置开发成功

日本日立公司开发了可再现大型机械结构件疲劳现象的3轴试验装置，可用于实现部件材料、尺寸，以及结构的最优化。该装置配备可在0°、45°、90°方向对试验片材加载负荷敛动器并将试验片材单侧固定的夹具，通过分别从3个方向向试验片材施加独立的负载，在试验片材上再现实际机械结构件运转时产生的复杂的受力情况。     

紫外线对建筑膜材料拉伸性能的影响

采用2因子二次通用旋转组合设计,以紫外线照射时间和强度为两个因子,对建筑膜材料进行紫外线照射,测试材料的拉伸性能,分别建立了膜材断裂强力和断裂伸长率的数学模型。结果表明:紫外线对建筑膜材料的断裂强力和断裂伸长率有显著的影响;通过红外光谱分析,涂层化学结构发生了变化。     

正交各向异性板复合型裂纹能量释放率分析法

将Palan iswamy能量释放率准则推广到各向异性材料,即认为裂纹沿着最大能量释放率的方向扩展.通过计算支裂纹尖端的应力强度因子得到主裂纹尖端的能量释放率,分析了正交各向异性板I-II复合型裂纹的断裂方向角与KⅠ/KⅡ之间的关系.计算结果表明:随着KⅠ/KⅡ增大,断裂方向角θ减小.当K/K大于7时,θ小于3°,基本上沿裂纹面扩展;当θ等于15°时,KⅠ/KⅡ等于0.894 9,KⅡ的影响已经超过KⅠ的影响;当θ大于35°时,KⅠ/KⅡ,这时基本上为Ⅱ型裂纹.     

直接剪切下页岩的各向异性破坏特征和强度预测模型

了解页岩剪切破坏特性对页岩气储层改造和井壁稳定性控制具有重要意义。然而,由于页岩本身的各向异性属性,页岩的剪切破坏行为复杂。本文对6种不同层理倾角（0°、30°、60°、90°、120°和150°）的立方体页岩进行了系统的直接剪切破坏测试,详细分析了在层理弱面影响下页岩的剪切应力–剪切位移、抗剪强度、剪切模量和破坏模式的各向异性特征。结果表明：页岩的剪切破坏表现为典型的非线性渐进破坏特征;页岩平均抗剪强度和剪切模量随层理倾角的增加均呈现“M”型变化趋势;在90°～180°的层理倾角区间,平均抗剪强度的极值差明显大于0°～90°区间,而剪切模量近似关于90°呈对称变化;当层理倾角从0°变化到180°时,页岩剪切各向异性行为呈现非对称演化规律。在层理倾角和直接剪切荷载作用下,页岩的破坏模式有3类：层理倾角为0°时,沿层理面剪切滑移破坏;层理倾角为30°、60°和90°时,表现为穿透层理和基质的剪切滑移破坏;其他倾角下呈现穿透层理和基质的剪切滑移与沿层理的拉伸劈裂相结合的复合破坏。基于试验结果和组构张量,构建了一个可考虑页岩本征各向异性和剪应力诱导各向异性影响的直接剪切破坏准则,其理论预测值...     

Numerical simulation study on the influence of the ground stress field on the stability of roadways

We adopt the concept of generalized plane strain to model a roadway in a stress field.This can avoid limitations caused by simplifying the stress analysis as plane strain.FLAC3D was used to investigate the maximum tensile stress and displacement of a roadway in a known stress field for angles,α,between the roadway axial direction and the maximum principal stress of 0°,30°,45°,60° and 90°.This theory was applied to the analysis of an engineering case.The results indicate that stress and displacement of the surrounding rock increase as the angle,α,increases.This provides some significant guidance for a reasonable layout of roadways in a known stress field.     

Tensile behavior of AA3104 aluminum sheets at low deformation degree

The texture of a rolled AA3104 aluminum sheet was measured by the X-ray transmission method. The Lankford values or r values (ratio of plastic strain) and yield strengths in directions of 0, 15, 30, 45, 60, 75, and 90° to RD (rolling direction) of the sheet were tested during tensile loading at a strain of 2%. r values were predicted by the Sachs model and the reaction stress model in con- sideration of the measured texture. The simulated results indicate that r values calculated by the Sachs model are more exactly ap- proaching with the experimental values on the whole than those predicted by the reaction stress model. The deformation behavior of the AA3104 aluminum sheet reveals characteristic predicted by the Sachs model, which should be resulted from the sheet geometry different from bulk material as well as the low tensile deformation degree.     

基于数字图像的微观尺度下方解石脉对页岩各向异性的影响

通过对牛蹄塘组页岩岩芯进行显微薄片观察和岩芯X射线全岩矿物衍射分析,并进行7组不同方位角下的直接拉伸数值试验.试验结果表明:方解石脉对页岩抗拉强度各向异性影响显著,随着方位角α的增大,抗拉强度逐渐递减,抗拉强度的方解石脉结构效应系数随方位角α的增大呈曲线型增长趋势,在α=90°达到最大,为0.127;不同角度下的页岩试...     

基于傅里叶近似法的S-RM细观损伤过程研究

为了明确土石混合体（S-RM）的细观损伤演化过程,基于现场水平推剪试验,采用离散元数值模拟方法,开展S-RM水平推剪数值实验研究,分析S-RM的力学特性和细观损伤演化特征. 基于傅里叶近似法,提出微裂纹各向异性定量评价方法. 根据S-RM变形破坏过程中微裂纹各向异性演化特征,划分了S-RM水平推剪细观损伤阶段,通过分析各细观损伤阶段的裂纹扩展特征及发展规律,揭示了S-RM剪切滑动面形成机理. 试验结果表明,微裂纹各向异性程度随着剪切位移的增加而增强,当主裂纹形成后不再有明显变化,微裂纹主要分布在0°~45°与135°~180°;微裂纹的产生主要由于颗粒间的拉应力导致,拉裂纹的各向异性程度明显大于剪切裂纹;土体中微裂纹的贯通导致多条宏观裂纹的形成,由于块石的翻转宏观裂纹逐渐扩展形成一条绕石宏观主裂纹,S-RM沿着主裂纹滑移形成绕石剪切滑动面;滑动面的倾角为34°,与主裂纹倾角和微裂纹在0°~90°的平均角度一致.     

平板气膜冷却孔中心线上绝热效率的实验研究

以优化冷却孔射流角度和射流参数为主要实验目的,将平板气膜冷却作为研究对象,应用红外热像仪作为温度监测手段,研究不同角度的简单和带有复合角的复杂圆形孔射流对平板中心线上气膜冷却绝热效率的影响。在吹风比分别为M=0．5、1．0、1．5时,实验研究了简单圆形孔射流角度α=35、60、90°和带复合角β=15、60、90°圆形孔的不同排列下平板中心线上气膜冷却的绝热效率。结果表明：在简单孔情况下,射流角α=35°时绝热效率较好,带复合角情况下,β=90°时较高。双排布置时绝热效率比单排的要高很多,其中插排最佳。     

小型化新型宽频带环形电桥

采用人工合成左/右手传输线结构,设计了两种新型的小型宽频带环形电桥．通过在电桥中用±90°枝节代替290°枝节,使环形电桥的电路面积减小了75%,工作于2GHz的第1种环形电桥的同相输出带宽增加了50%,180°反相输出带宽增加了49%．通过在电桥中引入0°枝节,使第2种电桥可以对具有0°,90°,180°和270°相差的两个信号进行同相或反相混合,同相输出带宽增加了38%．     

Failure of rock under dynamic compressive loading

Split Hopkinson Pressure Bar（SHPB） test was simulated to investigate the distribution of the first principal stress and damage zone of specimen subjected to dynamic compressive load. Numerical models of plate-type specimen containing cracks with inclined angles of 0°,45° and 90° were also established to investigate the crack propagation and damage evolution under dynamic loading. The results show that the simulation results are in accordance with the failure patterns of specimens in experimental test. The interactions between stress wave and crack with different inclined angles are different; damage usually appears around the crack tips firstly; and then more damage zones develop away from the foregoing damage zone after a period of energy accumulation; eventually,the damage zones run through the specimen in the direction of applied loading and split the specimen into pieces.     

砂浆模拟裂隙岩体在动静组合荷载下的SHPB试验研究

通过预制裂隙砂浆试件模拟工程实际裂隙岩体,以研究在不同裂隙情况下及有围压作用时裂隙岩体的动力学响应问题。在模具中安装预设裂隙塑料片模拟实际岩层的裂隙倾角及裂隙贯通率,在试验中围压简化为正常金属环固定。基于正交试验方法,利用分离式霍普金森压杆试验装置(split Hopkinson pressure bar, SHPB)研究了不同倾角(0°、30°、45°、60°、90°)、不同贯通率(100%、 75%、 50%、 25%、 0%)的砂浆试件在不同围压下的动力学响应。试验结果表明:当倾角小于45°时,试件稳定性随裂隙倾角增大而降低,当倾角大于45°时,稳定性随裂隙倾角增大而提高,倾角45°为稳定性临界点,稳定性与倾角并非线性关系;试件贯通率的增大明显降低动力学强度;施加围压后砂浆试件产生了伪塑性变形,能有效提高动力稳定性,对于高贯通率试件表现尤为明显。该结果为进行地下工程裂隙岩体的强度分析提供参考。     

椭圆截面活性银纳米管表面等离激元受激辐射放大研究

基于有限元方法研究了内核包含活性介质的椭圆截面银纳米管的表面等离激元受激辐射放大（SPASER）特性. 研究发现,在电场偏振方向与椭圆长轴之间的夹角θ为0°时,当银纳米管活性内核的增益系数k增加到0.281 8,将在639.3 nm波长位置处产生表面等离激元（SP）偶极超共振;此时,在银纳米管表面可获得的表面增强拉曼因子可达到约2.56×1018,其足以满足单分子检测的要求. 在θ = 90°时,当k值增加到0.081 7,将在742.3 nm波长位置处发现SP偶极超共振. 此外,当θ = 0°时,银纳米管的SPASER增益阈值将随着银壳层厚度的减小而逐渐减小;当θ = 90°时,银纳米管的SPASER增益阈值将随着银壳层厚度的减小而逐渐增加. 当θ = 45°时,随着内核增益系数变大,将逐渐在两不同的临界波长位置观察到SPASER现象,因而具有较好的双频特性.