密度和应变率对聚苯乙烯泡沫(EPS)准静态压缩力学行为的影响

分别研究了聚苯乙烯泡沫(Expanded polystyrene,简称EPS)在三种不同密度和三种不同加载速率下的无侧限单轴准静态压缩力学行为.结果表明:EPS的压缩与一般多孔材料的压缩特征相似,其应力-应变曲线也分为三阶段(弹性段、塑性屈服平台段及致密段).并验证了聚苯乙烯泡沫(EPS)在线弹性阶段的弹性模量与其密度近似符合二次函数关系;通过对实验结果的拟合得出了EPS的密度与其屈服强度呈线性关系并给出了关系表达式.同时表明:同一密度的EPS在不同加载速率下其线弹性模量基本不变而屈服强度随加载速率的增加而显著增加,其应变率敏感度m值较大且变化显著,EPS表现出明显的应变率效应.     

拉伸试验的速率探讨

采用夹头分离速率控制方式对：行屈服现象和无屈服现象的试样进行拉伸试验,探讨了试验过程中试样应变速率和应力速率的变化情况。试验结果表明：在不同的变形阶段试样的应变速率是不同的,弹性阶段的应变速率比设定值低很多,屈服阶段会略高,塑性变形阶段与设定值较接近。并确定在该试验条件下可将试验速率设定在1～7mm／min。     

水泥砂浆固化粉质黏土分离式Hopkinson压杆试验与分析

为研究掺砂量（与干土的质量比）对水泥粉质黏土冲击压缩强度及能量吸收特征的影响,采用Φ 50 mm分离式Hopkinson压杆（Split Hopkinson pressure bar,SHPB）试验装置对不同掺砂量的水泥粉质黏土进行了0.4 MPa冲击气压下的冲击压缩试验。结果表明：普通水泥粉质黏土（未掺砂）动态应力-应变曲线大致分为弹性阶段、屈服硬化阶段及破坏阶段,而随着掺砂量的逐渐增加,水泥砂浆固化粉质黏土动态应力-应变曲线中屈服阶段愈加不明显,出现了理想的塑性阶段;水泥砂浆固化粉质黏土的冲击压缩强度随掺砂量的增大而先增大后减小,在掺砂量为10%时达到最大平均动强度9.56 MPa,较普通水泥土强度提高9.79%;水泥砂浆固化粉质黏土的吸收能随冲击压缩强度的增大而增大,两者具有较好的指数关系。     

GFRP筋及钢筋抗浮锚杆承载特性现场试验及荷载-位移模型

玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)锚杆是从非金属锚杆中发展出的新型复合材料锚杆,具有自重轻、抗拉强度高、造价低、抗腐蚀性能好、抗电磁干扰能力强等优点。基于某中风化花岗岩场地的GFRP筋及钢筋抗浮锚杆的破坏性拉拔试验,对抗浮锚杆在拉拔过程中锚杆杆体及锚固体的位移进行测量,分析了不同材质、不同锚固长度的抗浮锚杆的承载性能及杆体、锚固体相对滑移量的差异,对比不同荷载-位移模型并获得了最适宜岩石抗浮锚杆的荷载-位移模型。试验结果表明:在中风化花岗岩中,相同锚固长度下的GFRP抗浮锚杆比钢筋抗浮锚杆的破坏荷载增加13%~14%,GFRP抗浮锚杆更易发生杆体拔出破坏,锚固系统仍有残余承载力未发挥,使用GFRP锚杆代替钢筋锚杆具有可行性;与锚固长度为4.5 m的GFRP抗浮锚杆相比,锚固长度为6.5 m的锚杆杆体相对于锚固体的滑移量更大,增大GFRP抗浮锚杆的锚固长度可有效增加其相对滑移量,但提升钢筋抗浮锚杆的锚固长度对其破坏形态无明显影响;双曲线函数及幂函数荷载-位移曲线模型与实测值吻合度较差,指-幂函数曲线模型对本次试验锚杆的破坏荷载预测精度最高,曲线整体走势较一致。      

多层叠加蜂窝纸板压缩特性研究

通过RMT计算机辅助压力自动测试系统对多层叠加蜂窝纸板压缩特性进行了理论分析和不同速率下的静态压缩试验研究,得到了二层蜂窝纸板连续静、动态压缩F-δ、σ-ε特性曲线.试验结果表明:在2种速率压缩状态下,二层叠加蜂窝纸板的压缩特性基本一致,曲线明显呈周期性,每个周期都与其中一层的静态压缩特性一致;各层按照屈服强度(即弹性阶段应力峰值)由小到大的顺序依次屈服,经历弹塑性、塑性和压实变形各阶段;曲线中的周期脉动对其缓冲性能将产生不利影响,应加以注意.     

加载速率对点阵铝力学行为及吸能特性的影响

目的研究基体材料和加载速率对点阵铝力学性能和吸能特性的影响规律。方法针对工业纯铝、6063铝合金为基体的点阵铝在3种不同的加载速率下进行压缩力学试验。结果加载速率从2mm/min增加到250 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度增加了2 MPa,点阵6063铝合金的屈服强度增加了7.6 MPa;加载速率从250 mm/min增加到500 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度变化不大,而点阵6063铝合金的屈服强度增加了8.2 MPa;当加载速率一定时,点阵6063铝合金的屈服强度要大于点阵纯铝。结论点阵6063铝合金的力学性能和单位体积吸能随着加载速率的增大而增大,并且点阵6063铝合金的力学性能和吸能特性要大于点阵纯铝。     

应变速率控制对金属材料静载拉伸性能的影响

探讨了不同速率控制模式对金属材料拉伸性能的影响,指出了名义速率与实时反馈速率会存在差异。对于连续屈服材料,引伸计反馈的速率eLe与根据横梁位移速率和试样平行长度估算的应变速率eLc差异不大;对于不连续屈服材料,弹性段反馈的应变速率eLe远低于根据试样平行长度估算的应变速率eLc,出现屈服平台后eLe高于eLc,屈服后均匀变形阶段eLe与eLc基本相等。不同试验速率及控制模式下,应变速率增大,载荷增加率增大,滑移线贯穿整个晶粒的难度增加,从而使测得的Rp0.2和ReL增加,Rm基本上处于稳定状态,试样断口的韧窝尺寸减小,试样的位错密度增加,断后伸长率降低,塑性应变比无明显变化,应变硬化指数降低。     

高强度铝合金钻杆的拉伸试验方法

针对高强度铝合金钻杆材料屈服强度高、弹性模量小的特点,分析了采用常规拉伸试验方法测试对其拉伸性能的影响,并对试验速率及控制方式进行了调整,得出了适用于高强度铝合金钻杆材料较为合理的拉伸试验方法。根据试验结果,建议以规定塑性延伸强度Rp0.2作为高强度铝合金钻杆材料屈服强度的参考值;在引伸计标距伸长2%时再摘取引伸计,以读取可靠的屈服强度Rp0.2;高强度铝合金钻杆材料的塑性性能对拉伸速率较为敏感,应尽可能地减缓塑性变形阶段的试验速率。     

拉伸速率对Mar-M247镍基高温合金高温强度的影响

采用不同的拉伸速率测试了900℃下Mar-M247镍基高温合金的拉伸强度,研究了高温条件下拉伸速率对高温合金材料强度的影响。结果表明:恒定试验速率下,较高的速率使得Mar-M247镍基高温合金的规定塑性延伸强度和抗拉强度更高。横梁位移速率不同时,Mar-M247镍基高温合金的高温抗拉强度随拉伸速率的增加而增大。高温拉伸时在屈服强度以后阶段是否需要加速或者在什么时候加速所得到的结果更为准确,还缺乏理论和实践的支撑,需要开展大量的试验研究工作。     

拉伸速率控制模式及拉伸速率对冷轧薄板强度测试结果的影响

按照GB/T 228.1—2010中推荐的不同拉伸速率控制模式及拉伸速率对冷轧镀锌钢板进行了拉伸对比试验,分析了应变速率、横梁位移速率及应力速率对冷轧薄板规定非比例延伸强度R_p0.2、下屈服强度R以及抗拉强度R_tn测试结果的影响。结果表明:采用应变速率进行控制得到的拉伸试验数据相对其他两种速率控制模式更为稳定,可以最大限度地降低拉伸测试结果的不确定度;采用0.000 25 s^-1的应变速率控制模式所得试验结果的稳定性与采用40～50 MPa·s^-1的应力速率控制模式所得结果较为接近;在不同拉伸速率控制模式下,提高应变、横梁位移和应力速率均会使屈服强度R_p0.2和R_el增加,而抗拉强度R_tn基本上处于稳定状态。     

玻璃球宏细观冲击特性的SHPB试验和耦合数值模拟研究

为研究玻璃球的宏细观冲击特性,该文开展了不同相对密实度玻璃球的一维霍普金森杆(SHPB)冲击试验和离散元-有限差分法耦合数值模拟研究。结果表明：一维冲击荷载下玻璃球经历初始弹性、屈服、颗粒间互锁硬化和颗粒破碎硬化四个阶段。基于耦合数值模拟发现,颗粒平均配位数随着冲击荷载时程不断增加,但增加的速率逐渐下降,其原因是配位数变化取决于孔隙压缩和以旋转为主的颗粒重排,随着试样压缩变形的发展,孔隙压缩和颗粒重排需要克服更大的颗粒间互锁效应,因此逐渐变缓。而试样孔隙率在弹性阶段基本不变,在屈服阶段和互锁硬化阶段近似线性下降,其原因是孔隙率变化受控于颗粒整体移动,弹性阶段颗粒整体移动尚未发展,屈服之后颗粒整体移动产生的孔隙压缩随荷载时程呈线性发展。冲击荷载下,颗粒位移以整体移动为主,相对位移为辅,因此,颗粒位移对试样的初始密实度不敏感。颗粒旋转需要克服周围颗粒的互锁效应,互锁效应取决于试样级配和颗粒粒径,对密实度较敏感。     

内置圆钢管斜柱扩展基础上拔水平力组合荷载试验

通过开展输电线路新型内置圆钢管斜柱扩展基础上拔和水平力组合荷载作用下的4个现场试验,分析了主柱配筋和锚固件设置方式对其承载性能影响规律,研究了该类型基础的破坏机理。结果表明：上拔水平力组合荷载作用下基顶荷载位移曲线具有明显的弹性、屈服阶段和破坏阶段;主柱纵筋可提高柱身强度,当柱身强度满足承载要求时,地基土体发生剪切破坏...     

典型浇注PBX炸药的准静态压缩力学行为

采用定应变压缩试验研究了准静态压缩条件下浇注PBX炸药(浇注型高聚物黏结炸药)的力学行为,测试了典型浇注炸药PBX-1在损伤前、后的性能,获得了炸药的真应力-应变曲线。试验结果表明,浇注PBX炸药在准静态压缩条件下的力学行为分为接触压缩、弹性变形、损伤破坏和应变软化4个阶段。在压缩应变不超过损伤应变时,PBX-1炸药主要以弹性变形为主,屈服强度和屈服应变没有发生明显改变;在压缩应变超过损伤应变后,炸药中黏结剂断裂,颗粒脱黏,发生塑性变形。压缩应变增加至8%后,PBX-1炸药密度降低,残余应变增大;PBX-1炸药的屈服强度为0.6 MPa,屈服应变为10.6%,损伤应变为8%,炸药的损伤应变可以作为强度校核的依据。     

矩形拉伸试样夹持位置对金属材料强度测试值的影响

通过X70管线钢板和S690QL高强钢板的室温拉伸试验,研究了矩形拉伸试样夹持位置对钢材强度测试值的影响。结果表明:在试验人员、试验机及引伸计、试样、试验方案、试验环境均相同的前提下,试样夹持在夹头的边缘与夹持在夹头的中间相比,测得的下屈服强度ReL、上屈服强度ReH和抗拉强度Rm几乎没有变化,但会造成试样的拉伸应力-应变曲线弹性变形阶段异常,从而影响对规定塑性延伸强度Rp0.2及规定总延伸强度Rt0.5的测试。     

岩土锚固吸能锚杆支护材料/结构及其力学性能研究进展

吸能锚杆自20世纪90年代问世以来,有效解决了岩土层的大变形和瞬时高动载荷问题,在深部软岩工程领域中发挥着重要作用。吸能锚杆的传统支护材料一般主要包括杆体、托板、螺母和锚固剂,其中杆体材料一般为圆钢和螺纹钢,在静载和动载条件下表现出了优良的材料性能;树脂锚固剂是最主要的锚固剂之一,分为慢、中、快和超快四种型号,澳大利亚与中国均成功研制了双速树脂锚固剂。目前,已有几十种吸能锚杆被研制出来,例如锥形锚杆、D形锚杆、Garford锚杆、Yield-Lok锚杆、Roofex锚杆等,这些锚杆可分为杆体可延伸型和构件可滑移型两类。例如,锥形锚杆主要依靠杆体上的锥形体在锚固剂中的滑移来吸收和转移围岩膨胀变形能; D形锚杆主要依靠杆体上桨状或波纹状的锚固单元屈服变形来吸收和转移围岩膨胀变形能; Garford锚杆和Roofex锚杆均依靠拉力载荷迫使锚杆杆体从滑移元件(套筒状,要求内径小于锚杆直径)中被挤压出,从而吸收和转移围岩膨胀变形能。对于上述吸能锚杆,其所受拉力载荷(工作阻力)随位移而变化,延伸率有限,当围岩膨胀变形能足够大时,锚杆支护系统易被冲击破坏,难以满足大变形控制要求。鉴于此,何满朝院士首次在岩土锚固领域中提出了负泊松比(NPR)材料/结构的概念,并成功研发了具有独特负泊松比效应的吸能型NPR锚杆。NPR锚杆在抗剪、抗动载荷和吸能方面比传统材料锚杆更具优势,有利于岩土锚固领域向更深部的软岩支护方向发展。随着采掘深度的不断加大,软岩体所表现出的非线性物理力学现象也更加复杂,吸能锚杆仍需在新材料和新结构、与围岩间的协调工作机制、多场耦合下的锚固机理、杆体腐蚀问题及信息智能化设计方法与工艺方面继续开展深入研究。本文分别对传统支护材料和负泊松比材料/结构吸能锚杆的材料性能、结构形式、工作原理及力学特性等进行介绍,分析了吸能锚杆面临的科学问题,并展望了其研究前景。     

不同围压下混合岩轴向压缩过程能量及损伤分析

为探究混合岩在不同围压下破坏过程中的能量演化特征和损伤演化规律，利用伺服试验机对混合岩进行了轴向压缩试验。结果表明，混合岩不同破坏阶段的弹性应变能、耗散能的变化情况不同，屈服强度之前，能量基本以弹性应变能为主，耗散能几乎为0,屈服强度之后，弹性应变能减小后保持稳定，耗散能急剧增加。基于试样弹性应变能与总吸收能之比的定量指标将试破坏的过程分为3个阶段，依此为裂隙稳定扩展阶段、裂隙加速扩展阶段和裂隙贯通阶段。将混合岩的损伤演化过程分为4个阶段，分别为初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段、损伤加速发展阶段和残余损伤阶段。     

静态载荷下丝瓜络的能量吸收性能研究

为了深入了解丝瓜络的力学性能、能量吸收特性及其规律,对丝瓜络进行了轴向静态压缩试验,再通过拟合试验数据得到丝瓜络的单位体积的吸能量与密度的关系式。试验结果表明:丝瓜络的应力-应变曲线有3个阶段,即弹性阶段、屈服平台阶段和密实化阶段,屈服平台阶段的平台应力在0.15~0.50 MPa之间,密实化应变在70%左右,且其平台区较长,是一种理想的吸能材料;丝瓜络是一种对密度敏感的材料,其屈服强度、平台应力和单位体积的吸能量均随密度的增加而增加,密实化应变随密度增加而减小;丝瓜络单位质量的吸能量可以与泡沫铝材料相媲美。研究结果可作为设计基于丝瓜络结构的新型超轻仿生材料结构的基础数据     

较高应变速率下结构钢屈服强度的估计

本文给出了一种考虑应变速率效应时材料屈服强度近似求法，它依据两组低应变速率的拉伸试验数据，对其它应变速率下的屈服强度进行估计，并具有良好的精度。     

应变速率对GH4169合金焊接接头拉伸变形行为的影响

研究了应变速率对GH4169合金激光焊接接头变形行为的影响,探讨了接头拉伸变形对应变速率敏感性的机理。结果表明,与母材相比,GH4169合金激光焊接接头的拉伸变形对应变速率敏感性的影响更显著。应变速率低于10-1s-1时,接头强度受应变速率的影响不大;当应变速率高于100s-1时,随着应变速率增加接头屈服强度、抗拉强度均呈增加趋势,屈服强度增加的幅度更为显著。随着应变速率增加接头塑性总体呈下降的趋势,但是在101~102s-1范围内有所回升,并出现峰值。随着应变速率的增加,合金接头断裂的位置由母材经过热影响区向熔合区靠近。高应变速率的接头不同位置变形行为对应变速率敏感性的差异,是接头变形和断裂行为产生应变速率敏感性的主要原因。     

地震作用下岩体边坡锚固界面剪应力分布及其影响因素分析

基于FLAC3D软件,尝试采用修正的cable单元建立全长粘结锚杆锚固顺倾层状岩体边坡数值分析模型,改进剪应力提取方法,分别模拟分析了锚杆杆体-砂浆界面上和砂浆-岩体界面上的剪应力分布及其影响因素。研究发现:砂浆-岩体界面上的剪应力比杆体-砂浆界面上小得多,且均以中性点为界方向相反,分布很不均匀,中性点附近大,锚杆两端小;不仅地震波幅值和频率对边坡锚固界面剪应力分布有很大影响,而且随地震波持时的增加锚固界面剪应力增大;锚杆长度也对锚固界面剪应力分布有很大影响,锚杆安设角度的影响则较小。获得了地震作用下锚固界面上剪应力分布,并揭示了地震动参数和锚固方式对剪应力分布的影响,为边坡锚固设计施工提供了重要参考。