大理岩预制裂纹试样细观损伤试验研究与分析

基于SEM的大理岩试样细观损伤全程跟踪试验方案,选取四川锦屏二级引水隧洞围岩大理岩试样进行试验观察．利用扫描电镜拍摄大量不同荷载作用下的细观损伤演化图像,从中选择有代表意义的图像进行损伤破坏特性分析．研究结果表明,由于应力集中的影;向,预制裂纹大理岩试样在加载初期产生与预制裂纹垂直的微裂纹;随着荷载的增加产生大量的拉裂纹及分叉裂纹,裂纹的扩展方向逐渐向加载轴方向转动;由于初始损伤和损伤的不断积累,压剪作用对岩石的破坏起控制作用,并形成剪切破坏面．     

山西晋中马兰黄土劈裂特性及抗拉强度研究

为研究干燥黄土巴西劈裂试验的稳定性和有效性,本文从试样的劈裂特征、荷载-变形关系、抗拉强度与干密度的关系、直接拉伸与巴西劈裂抗拉强度等方面开展了原状与重塑马兰黄土的巴西劈裂试验研究.结果表明:试样破坏分为不同破坏类型,它们对试验结果影响不同,偏离直径裂纹的出现会使试样结果偏小;剔除破坏类型对抗拉强度影响较大的试验结果后...     

SHPB动态巴西劈裂裂纹起裂及扩展研究

利用中南大学SHPB试验系统,对冬瓜山铜矿深部采集的大理岩进行了动态劈裂实验。结合高速摄影技术和在试样上粘贴一系列的应变片开展动态劈裂时试样裂纹起裂及扩展研究。结果显示,高速摄影可以清晰地看出试样的破坏全过程,简便直观。应变片可以记录加载直径上各点的应变时程曲线,从应变曲线上可以看出,试样的破坏并不一定从中心开始,当试样存在损伤或是弱面时,可能从损伤的部分开始起裂。裂纹扩展的速率大约是其P波波速的一半左右。高速摄影可以清楚地看出试样的整个破坏过程,但是成本较高,不能直接得到加载直径上各点的应变历程和破坏时间。在试样上粘贴一系列的应变片简单易行,成本较低,而且可以捕捉试样上各点的应变历程和破坏时间。     

PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲性能试验研究

对PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-Fiber Reinforced Cementitious Composites,以下简称PVA-FRCC)进行了四点弯曲试验,得到荷载-挠度曲线,进一步分析了PVA-FRCC的变形性能.结果表明,PVA-FRCC较基体混凝土的变形能力得到显著改善,由突然的脆性破坏变为具有较好韧性的延性破坏,破坏时出现多缝开裂现象.     

不同冲击荷载下花岗岩力学和能量耗散特性

为探究不同冲击荷载条件下花岗岩的动力学特性,采用分离式霍普金森压杆分别对花岗岩试样进行单次和重复冲击荷载试验,并对试样的应力-应变响应、应变率曲线特征、能量耗散特性以及破坏形态进行综合分析.结果表明:单次冲击下,试样动态抗压强度与比能量呈现对数函数关系,试样破坏程度随着比能量的增加而逐渐增大；随着入射波峰值应力的增加,应力-应变曲线峰后段的回弹现象逐渐减弱,应变率曲线呈现出愈加明显的“双峰”特征,其第2波峰逐渐高于第1波峰.重复冲击作用下,当试样未破坏时,应力-应变曲线基本经历弹性加载、损伤演化和峰后回弹3个阶段,当试样经历最后一次冲击时,应力-应变曲线峰后段形状与试样的破坏程度有关.此外,试样破坏时的累积比能量越大,其破坏越严重,应变率曲线由“单峰”逐渐向“双峰”过渡.     

利用ANSYS模拟桥墩滞回性能的建模方法

基于钢筋混凝土桥墩低周反复荷载试验结果,利用ANSYS有限元分析软件,建立了桥墩的有限元计算模型,并对其进行了低周反复荷载试验下全过程的非线性有限元分析,得到了桥墩的滞回曲线、骨架曲线以及桥墩在不同受力阶段的破坏形态。将计算结果与试验结果进行对比,发现计算得到的桥墩滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合较好,对于桥墩破坏形态的模拟,也取得了比较理想的结果。     

纤维增强石膏板抗弯性能试验研究

通过4块纤维增强石膏板的抗弯性能试验,分析了纤维增强石膏板的抗弯破坏机理,通过分析纤维增强石膏板的荷载—挠度曲线,荷载—拉应变曲线得到了纤维增强石膏板的抗弯刚度、开裂荷载和极限荷载。研究表明:纤维增强石膏板在水平均布荷载作用下的破坏机理类似于适筋梁的破坏。     

冻融环境下混凝土力学性能试验及损伤演化

在我国西部寒区,冻融作用往往是导致混凝土破坏的主要因素之一。通过对饱水状态下的多组混凝土试样进行冻融循环试验,并对试验后的试样进行了单轴压缩试验,从损伤和能量耗散的角度对试样进行了力学性能的分析;运用CT细观试验的方法初步对经历不同冻融循环次数下的试样进行了细观结构分析。通过试验研究,得到了饱水状态下混凝土材料的冻融破坏特征,以及不同冻融循环次数下试样质量、单轴应力-应变全过程曲线、抗压强度、能量耗散和细观结构的变化特征,系统研究了冻融循环下混凝土主要物理力学性能及损伤演化规律,为寒区重大工程冻融灾变预测提供较可靠的基础依据。     

纤维增强石膏板抗弯性能试验研究

通过4块纤维增强石膏板的抗弯性能试验,分析了纤维增强石膏板的抗弯破坏机理,通过分析纤维增强石膏板的荷载-挠度曲线,荷载-拉应变曲线得到了纤维增强石膏板的抗弯刚度、开裂荷载和极限荷载.研究表明:纤维增强石膏板在水平均布荷载作用下的破坏机理类似于适筋梁的破坏.     

GLC硅质轻型墙板抗弯性能试验研究

为研究GLC硅质轻型墙板的抗弯性能,对5组墙板以均布荷载的加载方式进行了抗弯试验,以砂浆层厚度、墙板厚度和复合形式为研究参数,探究了均布荷载下GLC墙板的裂缝开展情况,得到了荷载-挠度关系曲线、荷载-应变关系曲线,分析了GLC墙板的受力特点和破坏模式,推导了适合GLC墙板的承载力计算公式。结果表明：开裂前GLC墙板复合材料之间展现出完全的组合状态,开裂后抗弯承载力主要由耐碱玻纤网承担,破坏模式分为弯曲破坏和弯剪破坏。通过理论分析得到GLC墙板承载力计算公式,比较理论计算值与试验值,发现开裂承载力吻合较好,极限承载力具有较大的安全储备,为工程应用提供设计依据。     

预静载与周期扰动荷载组合作用下花岗岩的断裂韧度与声发射特征

钻爆法是大型地下工程的主要开挖施工方法。对洞室围岩而言,除受地应力作用外(静载),还经常受到爆破等扰动荷载的作用。地应力与爆破扰动的耦合作用在深部高地应力条件下表现更为显著。因此,研究动静组合荷载作用下岩石的力学行为,特别是断裂特征,可为预测和控制深部岩石工程特有的问题提供理论基础。作者采用人字形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched brazilian disc,CCNBD)试样,在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验机上进行组合加载试验,研究花岗岩在预静载和周期扰动荷载组合作用下的断裂韧度与破坏特征。在获得静态断裂韧度的基础上,分别设定预静载为静态强度的50%、85%和90%,再分别施加50%、15%和10%的扰动荷载,获得组合加载条件下断裂韧度和声发射信号,分析Falicity比和声发射b值。结果表明:1)组合荷载作用下试样的裂纹张开位移(crack open displacement,COD)比静态加载时大,但随着预静载的增大而减小。2)花岗岩CCNBD试样的塑性变形比、修正断裂韧度均随预静载的增大而增大。3)预静载较低时,对试样承受扰动荷载能力的影响较小;预静载比达到90%后,试样对扰动荷载很敏感,且随着扰动荷载的施加,试样发生渐进破坏。     

弯曲荷载诱发微型梁开裂演化过程的可视分析

传统的三点弯曲试验无法对试样内部裂缝进行可视量化分析.为了直观地观察三点弯曲下试样开裂演化过程,采用X射线微观层析成像(X-ray microcomputed tomography,X-ray μCT)技术对三点弯曲荷载作用下微型梁的开裂过程进行原位追踪监测,基于试样的二维/三维的形貌特征图对孔隙和裂缝进行可视量化分析.结果表明,X-ray μCT测试技术是一种有效的非破坏性的原位跟踪方法,可以获得试样内部孔隙与裂缝三维可视化图,获取三点弯曲试验的试样裂缝扩展全过程,并可进一步对试样的裂缝与孔隙进行定量分析,获得X-ray μCT测试裂缝长度变化曲线与裂缝体积柱状图.研究表明,裂缝长度与体积随加载呈上升趋势.     

动荷载下间距对混凝土双丝拉拔性能的影响

为揭示界面控制下纤维增强混凝土动态破坏的基本规律,研究了动力作用下双丝间距改变对拉拔试样破坏模式及其力学性能的影响.以RFPA~(2D)—Dynamics为分析工具,基于线性有限元和弹性统计损伤理论,引入Weibull统计分布,考虑混凝土材料力学性质的非均匀性,建立了双丝拉拔混凝土动态数值模型.从细观力学角度出发,模拟了试样从微裂纹萌生、扩展直至裂纹贯通的全过程,获得了试样的界面剪应力分布曲线、荷载-位移曲线、峰值荷载-双丝间距-相对韧度曲线图等,深入探讨了动力荷载下双丝拉拔混凝土的破坏模式、界面力学行为及增强、增韧机理.结果表明:双丝间距影响试样的破坏模式,峰值荷载及相对韧度随双丝间距的增加呈现先升后降的趋势.     

基于3D-ILC含60°平行双内裂纹脆性巴西圆盘断裂特性

裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容,但针对三维内裂纹的扩展规律以及相互作用的研究较少。基于3D-ILC技术,在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹,开展含60°双内裂纹单轴压缩试验,记录裂纹扩展过程,得到裂纹起裂及破坏荷载,分析双内裂纹相互作用下的应力双折射规律、裂纹扩展形态及断口特征。基于M积分及应变能密度因子理论进行数值模拟,揭示KⅠ,KⅡ,KⅢ分布规律,实现双内裂纹扩展路径及平行裂纹相互作用模拟,并与试验进行对比。结果表明：(1)基于3D-ILC的平行双内裂纹扩展破坏试验规律显著,证明了该技术在多内裂纹相互作用试验研究中的适用性得到证明;(2)试样裂纹形态主要有上翼裂纹、下翼裂纹、竖直裂纹及贯穿型裂纹,翼裂纹断口光滑区为I-II型复合裂纹,裂纹侧面为I-II-III型复合裂纹,呈现矛状断口;(3)含60°双内裂纹试样破坏荷载为完整试样的17.73%,内裂纹扩展速度与加载力为非线性关系;(4)双内裂纹尖端之间存在屏蔽作用,使扩展呈现明显反对称的裂纹形态;(5)基于M积分的K分布及基于应变能密度因子理论裂纹扩展路径与试验规律一致。结果为三维内裂纹I-II-III型复合断裂及多裂纹相互作用研究提供了物理试验及数值模拟参考。     

混凝土拉伸荷载条件下细观破损过程的CT试验研究

对静力、动力拉伸荷载条件下混凝土的细观破损过程进行了CT试验研究,获得了试样内部裂纹萌生、扩展、贯通的全过程CT图像。通过对CT图像及图像兴趣区中整体统计区域、局部统计区域CT数均值的分析,研究了混凝土拉伸荷载条件下细观破损过程。结果表明:静力拉伸荷载条件下,裂纹在界面的薄弱区域形成后逐渐往相邻的薄弱部位扩展,两个统计区域CT数均值呈降低趋势,试样破坏时伴有少量骨料被拉断的现象;动力拉伸荷载条件下,裂纹从界面薄弱区域形成后追随最快的路径扩展,局部统计区域CT数均值呈下降趋势,而整体统计区域CT数均值变化幅度较小,破坏后骨料沿界面脱离砂浆粘结,且试样破裂面更为平整;由于加载速率的提高,骨料被拉断的现象非常显著。     

球面组合肋壳力学性能研究

组合肋壳是由组合肋与钢筋混凝土薄壳共同组成的一种新型大跨度空间组合壳体结构,为研究静力荷载下整体结构静力响应、破坏过程与失效机理,进行1∶10球面组合肋壳静力加载试验.通过跟踪整个加载过程,得到组合肋壳裂缝发展、结构最终破坏形态和最大变形点荷载位移曲线等静力性能指标,分析结构内力传递路径、承载能力及破坏机理.研究表明:组合肋壳具有较高的承载能力,良好抗倒塌能力;组合肋主要承受轴向力,钢筋混凝土薄壳以薄膜内力为主,在靠近圈梁区域弯矩逐渐增大;荷载通过壳面首先传向正交的两根主肋,再由主肋所连接的次肋向圈梁传递;随着荷载增大,加载点附近出现塌陷区,结构发生局部强度破坏.最后利用有限元软件对组合肋壳进行数值分析,结果与试验吻合.     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响.试验结果表明:长度为600 mm的试件发生了强度破坏,长度为1 500、1 800 mm的试件发生...     

地铁隧道衬砌管片承载力试验及计算方法

对3片1∶1衬砌管片进行了承载力试验,分析了试验加载方式和配筋率对钢筋混凝土衬砌管片破坏机理、极限荷载的影响。试验结果表明,轴力作用可以有效提高衬砌管片的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;衬砌管片屈服荷载和极限荷载随配筋率的提高而提高,但提高幅度不大,而配筋率的提高对开裂荷载基本无影响。根据衬砌管片偏心受压破坏模式,给出了衬砌管片偏心受压承载力实用计算公式。     

大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁抗剪性能试验

进行了4根大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁在集中荷载作用下的抗剪性能试验,对其主要受力过程、开裂荷载、破坏特征及抗剪承载力进行了对比分析。结果表明：试验密肋薄腹梁的主要受力过程及破坏特征与普通有腹筋梁相似;有预制底板的试件开裂荷载和极限荷载比无预制底板的试件大,预制底板的存在还提高了试件的抗弯刚度和整体工作性能;通过分析4根试件抗剪承载力试验结果及破坏特征可知,受剪箍筋能否得到充分利用,在很大程度上取决于主斜裂缝的位置及倾角等因素;通过承载力的试验值与各主要规范计算值进行对比可知,由于各规范考虑因素及侧重程度不同,抗剪承载力计算值相差较大,中国规范和德国规范计算值与试验值比值最小,美国规范和英国规范比值最大。     

钢-轻骨料混凝土简支组合梁抗弯性能试验研究

针对钢-轻骨料（陶粒）混凝土组合梁这种结构形式,进行了2个试件的试验研究,分析了构件的破坏形式,得到其荷载-位移曲线、荷载-应交曲线、钢材和混凝土的应交分布及板宽度方向应交分布等,通过试验研究,了解了钢-轻骨料混凝土筒支组合梁的受力特点。