金属陶瓷复合材料的残余应力研究

考虑整块材料的收缩对残余应力的影响，建立了计算金属陶瓷复合材料平均残余应力的力学模型，推导了平均残余应力公式，该式对材料的设计和制备有重要的意义．研究表明，平均残余应力与温度差呈线性关系；与硬质相的体积含量、组份材料的弹性模量、线[膨]胀系数以及泊松比密切相关；随硬质相体积含量的增加而增大；金属粘结相“堆积”区域平均残余应力较大．     

金属陶瓷复合材料的残余应力研究

考虑整块材料的收缩对残余应力的影响,建立了计算金属陶瓷复合材料平均残余应力的力学模型,推导了平均残余应力公式,该式对材料的设计和制备有重要的意义.研究表明,平均残余应力与温度差呈线性关系;与硬质相的体积含量、组份材料的弹性模量、线[膨]胀系数以及泊松比密切相关;随硬质相体积含量的增加而增大;金属粘结相"堆积"区域平均残余应力较大.     

自密实混凝土与老混凝土粘结滑移关系的有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土粘结滑移试验研究的基础上,采用弹簧单元模拟新老混凝土的粘结面,通过有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土考虑粘结滑移的推出试件有限元分析.通过与试验结果的比较,验证了有限元模型的可行性.计算结果表明,加载端的应力最大,是个薄弱环节;加载端处应变最大而自由端处应变最小,其分布规律符合粘结滑移的扩散机理;粘结应力从自由端到加载端是不断增大的,且大部分区段内增长平稳,而在加载端附近则应力变化较为明显;粘结应力在整个粘结长度上的分布接近于指数分布.研究成果可为自密实混凝土加固工程的受力分析提供参考.     

双轴应力下混凝土材料的损伤演变

利用作者提出的混凝土各向异性损伤模型研究了混凝土材料双轴应力下的损伤演变规律在双轴应力比小于4.37的情况下与较小应力对应的损伤将被抑制不发生演变损伤只在加载平面内产生破坏面与加载面平行     

考虑粘结应力传递的抗弯加固锈蚀RC梁挠度计算方法

基于微元法思想,考虑锈蚀钢筋与混凝土之间粘结应力的传递,以及粘结应力传递前后截面应变的相容性,建立了钢板和FRP抗弯加固锈蚀RC梁挠度计算模型。为了验证计算模型的正确性,对比分析了多组试验结果。结果表明:在不同荷载等级下,与不考虑粘结应力的传递模型相比,考虑粘结应力的传递模型对钢板抗弯加固锈蚀RC梁的挠度计算结果更接近试验值。考虑粘结应力传递模型的极限荷载和对应极限挠度的误差范围为-0.6%～1.8%和-10.5%～9.1%,不考虑粘结应力传递模型的极限荷载和对应极限挠度的误差范围为1.1%～6.1%和-11.4%～-2.2%。该模型也能较精确地预测FRP材料(包括CFRP和BFRP)抗弯加固锈蚀RC梁的荷载-挠度曲线,极限荷载值的误差范围为-3.6%～4.2%,极限挠度误差范围为-4.2%～8.3%。     

基于Connector单元的锈蚀RC梁界面粘结性能细观数值模拟

结合随机骨料模型建立了锈蚀钢筋混凝土（RC）梁三维细观数值模型,采用Connector单元捕捉加载过程中界面相互作用变化的方法。利用已有试验数据验证了该模型的合理性。分析了加载过程中锈蚀RC梁界面粘结滑移分布以及变形协调系数的变化规律,探讨了界面粘结退化对RC梁抗弯承载力的影响。研究结果表明：采用Connector单元能描述加载过程中粘结应力以及相对滑移等界面行为的变化,可作为锈蚀钢筋-混凝土界面行为模拟的有效手段;界面的最大粘结应力随锈蚀率的增加而降低,30%的锈蚀率使得极限荷载下RC梁界面最大粘结应力下降71%;锈蚀会加剧荷载作用下锈蚀RC梁界面的相对滑移,界面相对滑移峰值位置由加载点逐渐向剪弯段区域转移;锈蚀会减小界面极限变形协调系数,锈蚀率达到30%时,极限变形协调系数为0.479,抗弯承载力下降55%。     

节理砂岩在循环加卸载下力学特性及损伤规律实验研究

为研究不同方向频繁扰动对节理岩体力学特性及损伤规律的影响,利用伺服试验机对南坡铜矿砂岩平行层理方向、垂直层理方向进行单轴循环加卸载,每次应力水平依次递增的实验,直至岩石破坏,通过实验数据分析得到:1平行层理方向加载的泊松比和弹性模量比垂直层理方向大,破坏强度相反;2卸载阶段的弹性模量和泊松比总比对应的加载阶段的要大;3随着循环次数的增加,两种加载方向均体现出形成的封闭塑性滞回环的面积逐渐增大,但垂直层理方向增加幅度要明显大于平行层理方向;且对应的各循环阶段的滞回环面积比平行层理方向要大;4每次循环残余变形量总比上一次的要大,但增长速度降低,降低幅度为5%~10%;5对于两种不同的加载方向,损伤规律、纵向应变的发展及应力大小有很好的一一对应关系,且岩石的损伤记忆性不受各向异性影响.     

不同钢筋位置下锈蚀钢筋混凝土梁粘结性能分析

为了研究锈蚀钢筋所处的不同位置对钢筋混凝土梁粘结性能的影响，本文对12个不同锈蚀纵筋位置的梁式试件进行了4点弯曲加载。试验结果表明：纵筋位于混凝土梁底角部试件与其位于梁底中部的试件相比，在理论锈蚀率为0%、1%、2%、4%、8%时粘结强度分别降低17%、20%、46%、26%、18%。基于试验结果，建立了考虑钢筋位置的锈蚀钢筋-混凝土界面平均粘结应力-滑移本构方程。基于ANSYS软件，利用粘结-滑移本构关系进行数值模拟。结果表明，考虑钢筋位置的粘结-滑移本构模型能够有效计算平均极限粘结应力，数值模拟值与试验值吻合较好。此外，本文提出考虑钢筋位置的钢筋混凝土梁随锈蚀率变化的极限粘结强度劣化模型。     

FRP筋与混凝土粘结滑移数值模拟

目的对FRP筋与混凝土粘结滑移性能进行数值模拟.方法利用ANSYS非线性有限元程序,对混凝土、FRP筋以及两者之间的粘结滑移作用分别采用不同的单元类型,考虑各材料及其之间的本构关系,对FRP筋混凝土拉拔试件建立分离式的有限元模型,并对其进行计算分析,进一步将计算结果与试验结果进行对比分析.结果对比研究表明,拉拔试件的荷载-加载端、自由端滑移曲线与试验曲线相比,两者吻合较好,且荷载-加载端滑移曲线与试验曲线的吻合程度比自由端要好.另外,模拟得到的试件极限荷载、粘结应力峰值与试验结果均吻合较好,而其相对应的滑移计算值与试验结果相比略大.结论ANSYS非线性有限元程序能够有效地模拟FRP筋和混凝土之间的粘结滑移作用,可以得到较为准确的极限状态值,也能较为准确地模拟粘结滑移的真实受力过程.     

碳纤维加固开洞砖墙试验分析

对开洞口砖墙试件往复加载的试验结果进行了有限元分析,分别用混凝土单元和多层壳单元模拟砌体、粘结胶和碳纤维布.分析表明有限元模型能较好地揭示碳纤维加固墙体往复荷载作用下的力学性能,其中混凝土单元能较好地反映砌体应力分布、裂缝分布及材料压碎状况,多层壳单元能有效模拟碳纤维布及粘结胶的层理构造、交叉重叠,并能直观描绘各层材料的应力分布状况,对试验研究及工程实践均有重要意义.     

砌体RVE均质过程的有限元分析

均质化是以连续介质力学为基础的砌体结构数值分析中最重要的一步，形成可以等效砌体组成材料的砌体代表性体积单元（Representative Volume Element,简称RVE）又是均质化过程中的关键步骤，RVE是通过分别考虑砌块和砂浆的材料特性和相互作用建立起来的力学模型，本文采用有限元分析程序ANSYS对RVE进行模拟，分析了它在几种不同的加载条件下的应力应变关系，计算了它的等效弹性模量和泊松比，阐明了有限元法可以被用于砌体均质化过程。     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

TATB和TATB/F2311力学性能的MD模拟

用分子动力学（MD）方法，对钝感炸药TATB（1，3，5-三氨基-2，4，6三硝基苯）及其与氟橡胶（F2311）所构成的高聚物粘结炸药（PBX），在COMPASS力场中进行周期性模拟计算，求得其弹性系数、模量和泊松比，发现在TATB中添加少量氟橡胶（F2311）能有效改善其力学性能。     

简支FGM梁弯曲问题的二维弹性理论解

假设材料弹性模量为厚度的指数函数，泊松比为常数。将任意横向载荷展开成Fourier级数形式，给出了一种求解任意横向载荷作用下FGM简支梁弯曲问题弹性理论解的解析法。对均布力情况进行了求解。结果表明，当高跨比大于1／5时，加载位置对FGM梁的位移和应力分布有显著影响，为校验FGM梁近似理论和数值方法的有效性提供了参考。     

活性粉末混凝土受弯构件中钢筋粘结性能

为了研究活性粉末混凝土构件中钢筋的粘结特性,采用梁式试验方法分析了各因素对粘结性能的影响,建立了粘结应力-滑移本构模型,并与普通C40混凝土进行对比.研究表明:活性粉末混凝土试件与C40混凝土试件的粘结应力-滑移曲线整体规律相同,活性粉末混凝土的抗压强度及粘结强度都远大于普通混凝土,其中极限粘结强度τu约为C40混凝土的3倍,其对应的滑移值su约为C10混凝土的2倍,相对粘结强度τu/(fcu)i约为C10混凝土的1.6倍;根据试验曲线及试件破坏过程对活性粉末混凝土与钢筋之间的粘结机理进行分析,并根据试验数据统计回归出多因素影响下锚固特征值的经验公式,建立了四折线的粘结应力-滑移本构模型.     

加载方向对层状构造冻结粉土抗压强度的影响

在不同温度和应变率条件下分别垂直和平行冰层对层状构造冻结粉土进行了单轴抗压强度试验,分析了2种不同加载方向对层状构造冻结粉土力学性质的影响.结果表明：垂直冰层加载时层状构造冻结粉土的应力-应变关系呈弹塑型,平行冰层加载时应力-应变关系呈黏弹塑型;相同条件下垂直冰层加载比平行冰层加载时的抗压强度和破坏应变大,二者抗压强度的差异程度与温度和应变率无关,破坏应变的差异程度与温度无关,但随着应变率降低差异程度逐渐增大;层状构造冻土的破坏主要受控于分凝冰,不同加载方向下层状构造冻土的损伤演化过程存在显著差异.     

无机胶植筋构件粘结滑移性能研究

无机胶以其耐高温、粘结性能好在植筋领域得到广泛应用,为深入了解该类植筋构件的粘结滑移受力性能,采用试验方法对其粘结应力进行了研究,考察了不同埋深情况下的粘结性能,埋深为10d和15d情况下植入钢筋均先达到屈服,而后发生拉断破坏.粘结应力沿埋深分布是不均匀的,最大粘结应力出现在距离加载端0.25~0.31(1为植筋埋深)位置处.根据试验研究结果建立了基于位置函数的无机胶粘结滑移本构模型,并将该模型用于有限元分析,采用非线性弹簧单元模拟无机胶的粘结作用,通过与试验结果比较可知,该模型可以较好地反映无机胶植筋构件的受力性能,可用于今后的分析设计.     

不同加载速率下GFRP筋与混凝土粘结性能研究

利用符合实际的梁端式试验进行研究,通过观察不同加载速率下粘结界面破坏方式,分析试件的粘结破坏机理,然后通过动态增长系数(DIF)变化情况和破坏机理定量分析不同加载速率对于粘结性能的影响.最后引入加载速率的影响因素,修正已有的GFRP筋与混凝土粘结滑移本构关系模型,并与试验曲线相对比,两者吻合比较好.     

透气砖稳态热梯度应力场的数值模拟

根据钢包用透气砖的特点,通过对其结构和边界条件进行适当简化,建立了它的二维平面应变有限元模型。然后在考虑钢包换热系数和所涉及材料物理性能参数随温度变化的情况下,对透气砖稳态热梯度应力场进行了数值模拟,并研究了其结构对应力场的影响。结果表明:当透气砖处于热稳定状态时,其底面中心部位的拉应力最大,底部侧面的压应力最大,但其上半部的热梯度应力要小得多;透气砖长度的缩短、底角的减小和直径的增加,均会使其热梯度应力增大。     

RC类活性粉末混凝土钢筋粘结-滑移本构模型

通过22组活性粉末混凝土中心拔出试验,分析了混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋与RPC粘结长度对变形钢筋与RC类活性粉末混凝土粘结性能的影响,总结了钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏以及钢筋拔出与混凝土劈裂破坏同时发生等3种破坏模式的发生条件,结合试验数据拟合得到RC类养护模式下各粘结锚固特征值计算公式,建立了RC类活性粉末混凝土钢筋平均粘结应力-滑移本构模型,并利用该模型与试验结果进行验证,效果较好;通过钢筋内贴应变片中心拔出试验,分析粘结应力分布规律,拟合得到粘结位置函数。试验结果表明:变形钢筋与活性粉末混凝土粘结强度随混凝土抗压强度的增大而增大;随着钢纤维掺量增加,极限粘接强度τu和残余粘接强度τr呈增大的趋势;随着钢筋直径的增大,初始粘接强度τ0先减小后增大,τu和τr减小;随着钢筋粘结长度的增大,τ0和τr增大,而τu呈减小趋势;随荷载增加,粘结应力峰值从加载端向自由端移动;粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀;结合平均粘结应力-滑移本构模型和粘贴位置函数得到的公式能较为充分地反映RC类活性粉末混凝土与变形钢筋的粘结应力-滑移本构模型。