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.     

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φ50 mm×100 mm试样两端粘结φ80 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.     

层理倾角不同的砂岩变形破坏和强度的研究

利用同一岩块不同方向加工的2组砂岩试样,进行完整试样常规三轴压缩试验之后,对不同直径的孔道试样进行了内孔压力为0,外围压为40 MPa的压缩,分析非均匀应力分布对试样承载能力和变形破坏特性的影响.轴向垂直于层理面的试样具有横观各向同性,纵波速度、杨氏模量和强度都较低,完整试样和孔道试样围压下压缩破裂成形状几乎相同的2块;在外围压40MPa下轴向压缩,外径50 mm内径6 mm的孔道试样强度可以超过完整试样,而内径25 mm的孔道试样发生轴向失稳,低于单轴压缩强度.轴向与层理面夹角约为79.5°的试样,具有显著的各向异性,完整试样破坏复杂,而孔道试样因内部自由面提供滑移方向,以完整圆锥破裂;沉积弱面与试样的破坏没有直接的关联.对实验用砂岩而言,平行于层理方向黏结力较小,而不同层面之间的颗粒尺度差异引起摩擦系数增大;试样中层理面的倾向不同,强度特征和破坏形式也就不同.     

混凝土双轴压缩强度尺寸效应机理

为了研究混凝土双轴强度尺寸效应产生的机理,考虑混凝土尺寸效应及其宏观力学非线性源于其材料组成的非均质性,结合混凝土细观结构形式,从细观角度将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了尺寸分别为150 mm×150 mm、300 mm×300 mm和600 mm×600 mm的数值混凝土试件.首先通过对150 mm×150 mm方形混凝土试件进行单轴压缩力学特性模拟,采用反演法确定了界面过渡区的力学参数,进而对双轴压缩加载下混凝土的破坏行为及其尺寸效应进行了分析.研究结果表明:1)损伤破坏形式随试件尺寸发生变化,试件最终破坏消耗的断裂能不同是导致混凝土双轴压缩强度产生尺寸效应的主要原因;2)混凝土单、双轴压缩强度均存在明显的尺寸效应行为,并且Bazant尺寸效应律能够较好地描述混凝土在单、双轴压缩加载下的强度尺寸效应.     

Terfenol-D磁致伸缩形变测试及应用研究

基于准静态条件下线性磁致伸缩理论 ,对 7mm× 2 0 mm的 Terfenol- D试样 ,在其轴向施加 0、0 .0 4 5、0 .1 5 6、0 .662、6.9MPa压应力和 0～ 3A直流电磁激励条件下的磁致伸缩形变特性进行了测试 ,测得试样的最大轴向形变量可分别达到 4.98μm、7.94μm、8.64μm、1 4.74μm和1 9.7μm。实验结果表明 :磁致应变量随压应力载荷增加而明显放大 ;磁致应变输出效率随压应力载荷的不同而发生变化 ,并具有优选励磁范围。该结果为进一步的在驱动器设计时选定预压应力载荷和确定励磁电流强度范围提供了实验依据。文中对已试制出的基于试样的驱动器样机作了简介。     

人体股骨的拉伸力学性质

通过对人体股骨小试件进行拉伸实验,我们得到干股骨和半湿润股骨有关力学参数。弹性模量E:干骨为19.531×10~9N/m~2,半湿润骨为17.454×10~9N/m~2;泊松比μ:干骨为0.338,半湿润骨为0.2843;拉伸强度极限σ_b:干骨为12.005×10~7N/m~2半湿润骨为12.417×10~7N/m~2。同时,对人体股骨的力学性能进行了探讨,认为人体股骨系脆性材料。     

骨水泥假体柄与股骨界面应力传递简化模型

将股骨、骨水泥和假体柄看成为线弹性和各项同性材料结合的同心圆锥体,建立包含热效应时的轴对称界面应力传递简化模型.在骨水泥、假体柄承受压缩应力的状态下,应用弹性力学的基本方程,获得了假体柄、骨水泥、股骨轴向应力以及界面剪切应力随轴向位置的分布.界面失效是假体柄、骨水泥、骨结构承载的主要失效形式.热残余温差的存在,加速了假体柄、骨水泥和股骨界面的失效和假体柄的松动,加剧了股骨应力遮盖效应,这主要是骨水泥具有较高的热膨胀系数所致.由于Ti-6Al-4V（钛合金）材料的弹性模量和热膨胀系数比钴铬合金小,在一定程度上缓和了界面和股骨的失效,这和临床所见一致.     

激光预制裂纹槽的断裂分析

进行了单边激光加工裂纹槽试样轴向拉伸试验。试样取自用高碳微合金非调质钢(C70S6)锻造的连杆。分析了激光预制裂纹槽对材料断裂的影响,并与线切割和拉削加工裂纹槽拉伸断裂试样进行了断口分析和断裂载荷的对比。结果表明:采用激光预制裂纹槽试样的断口具有最小的裂尖塑性变形区域,与有相同裂纹槽深度的线切割和拉削加工裂纹槽试样相比,其拉伸断裂载荷分别小20%和30%左右。在试验结果基础上确定了激光加工裂纹槽的等效临界应力强度因子为25.51 MPa.m1/2。本文结果可用于激光预制裂纹槽的连杆裂解载荷参数计算。     

煤岩破坏表面电位特征规律研究

研究了煤岩在单轴压缩、拉伸、三点弯曲等不同破坏方式下的表面电位特征和规律,初步探讨了煤岩破坏表面电位机理.结果表明,煤岩在受载破坏时能够产生表面电位,并且表面电位与载荷具有较好的一致性,二者之间的相关系数在0.6～0.9以上,可达到高度相关;表面电位信号一般随载荷的增加而增强,随载荷的降低而减弱.试样上不同电极处测得的表面电位信号强度是不完全相同的,是随载荷及煤样的破坏状态的变化而变化的.根据表面电位与栽荷之间的相关关系,可以用表面电位信号来反映煤岩受栽破坏的状态.     

尺寸效应和应变速率对岩石力学特性影响的试验研究

采用MTS 815.02型电液伺服岩石力学试验系统,对6种规格岩样应变速率在1×10~(-5)~5×10~(-3) s~(-1)范围内进行了6级应变速率下的单轴压缩试验,分析了岩样尺寸、应变速率对岩样峰值强度、弹性模量、峰值应变、声发射特性及破坏形态等力学性质的影响.结果表明,岩样的峰值强度与岩样尺寸呈负相关,与应变速率呈正相关,两者均可采用二次多项式进行描述.当岩样尺寸较小(L/D2.0)时,岩样声发射振铃数在峰值应力前后呈先逐渐增多后减少的渐变规律,声发射模式属于渐进发射型;当岩样尺寸较大(L/D≥2.0)时,在达到峰值应力之前声发射数量较少,在应力峰值处突然爆发显著的声发射事件,声发射模式属于突跃发射型.当岩样高径比较小(L/D2.0)时,随着应变速率的增加,岩样的声发射振铃数与振铃次数增多,声发射活动越强烈,岩样破坏形式较为复杂,沿轴向出现较多的劈裂面或岩样产生圆锥形破坏;当岩样高径比较大(L/D≥2.0)时,岩样基本为单一剪切破坏.当应变速率较小(ε′5×10~(-4) s~(-1))时,岩样破坏形式为剪切破坏或拉剪混合破坏;当应变速率较大(ε′≥5×10~(-4) s~(-1))时,随着应变速率的增加,岩样易产生圆锥形破坏.     

改性速生杨木抗压性能试验研究

速生杨木在中国种植范围广,但由于力学性能差、变形大等缺点,其应用受到很大限制,迫切需要对速生杨木进行改性处理。主要考虑不同板材厚度（5、10、15、20 mm）和不同纹理（径向、弦向）两个因素对改性速生杨木进行力学性能试验研究。试验表明：随着板材厚度的减小,试件破坏由单个斜截面破坏至连续斜截面破坏,再到水平压皱破坏,最后出现双曲破坏和单板弯曲破坏。不同板材厚度改性试件抗压试验中,与对比试件相比,改性试件的力学性能有较大提高,且随着板材厚度的减小,试件的抗压强度、峰值压应变、弹性模量等均显著增大。不同纹理组合改性试件抗压试验中,弦向与弦向纹理组合试件力学性能最优,其次为径向与径向纹理组合试件,最低为弦向与径向纹理组合试件。同时,在顺纹加顺纹的纹理组合方式下,与对比试件相比改性试件的抗压强度、峰值压应变、弹性模量等均有提高显著;在顺纹加横纹的纹理组合方式下,改性试件的抗压强度和弹性模量反而有所降低。     

Prediction of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity for Travertine samples using regression and artificial neural networks

Uniaxial Compressive Strength (UCS) and modulus of elasticity (E) are the most important rock parameters required and determined for rock mechanical studies in most civil and mining projects, in this study, two mathematical methods, regression analysis and Artificial Neural Networks (ANNs), were used to predict the uniaxial compressive strength and modulus of elasticity. The P-wave velocity, the point load index, the Schmidt hammer rebound number and porosity were used as inputs for both methods. The regression equations show that the relationship between P-wave velocity, point load index, Schmidt hammer rebound number and the porosity input sets with uniaxial compressive strength and modulus of elasticity under conditions of linear relations obtained coefficients of determination of (R2) of 0.64 and 0.56, respectively. ANNs were used to improve the regression results. The generalized regression and feed forward neural networks with two outputs (UCS and E) improved the coefficients of determination to more acceptable levels of 0.86 and 0.92 for UCS and to 0.77 and 0.82 for E. The results show that the proposed ANN methods could be applied as a new acceptable method for the prediction of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity of intact rocks.     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

烧结温度对BN陶瓷材料强度的影响

采用热压烧结(HP)法制备纯BN陶瓷和B2O3-BN陶瓷复合材料．利用三点弯曲方法测定了这两种材料的抗弯强度、弹性模量等力学性能，通过扫描电镜对两种材料的断口进行了分析。结果表明：纯BN陶瓷烧结温度达到1800℃时相对质量密度和强度较低；添加B2O3烧结温度超过900℃时可以形成液相，改善了BN的烧结性能，提高了B2O3-BN复合陶瓷的相对质量密度，从而提高了材料的强度。     

胶结充填体力学特性的加载速率效应试验

为探究胶结充填体在不同加载速率状态下的力学参数变化规律及其破坏模式,采用数显式压力机分别对2.0、4.0、6.0、8.0 mm/min这4种加载速率下的胶结充填体开展单轴压缩试验.试验结果表明:在2.0~8.0 mm/min加载速率范围内,加载速率对于胶结充填体的抗压强度值和割线模量均具有明显的强化效应,且峰值抗压强度值和割线模量随加载速率增大而增大.峰值抗压强度与加载速率呈多项式函数规律,而割线模量与加载速率则呈指数函数分布规律.且随着加载速率增大,胶结充填体试件破坏形式表现为拉剪混合破坏向单一剪切破坏形式逐渐转化.研究结果揭示了胶结充填体的力学特性加载速率效应,为研究充填体破坏机制提供一定的参考依据.     

声频振动法测定LPA/UP固化物动弹模量-弯曲强度的试验研究

声频振动法为非破损测试方法。可在聚合物基辣材料同一试件上连续测定由内外因影响其弹性模量的变化规律，进而推算力学性能的变化。具有大大减少试验工作量缩短试验周期的显著优点。本文研究用声频振动法测定低收缩添加剂（LPA）与不饱和聚酯树脂（UP）固化后的动态弹性模量，试验建立动弹模量与弯曲强度的相关关系，并对其进行数学回归分析。据此可推算同类组成体系材料的弯曲强度。试验表明该测定方法经济便捷，并具相当精度。     

玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究

为研究不同质量分数的玻璃纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,选择直径为10μm的玻璃纤维制备复合材料小样.测试在不同质量分数时材料的拉伸强度、弯曲弹性模量等力学性能,并应用扫描电镜(SEM)对其微结构进行表征.结果表明:玻璃纤维质量分数对复合材料的取向分布有很大影响,随着玻璃纤维质量分数增加,拉伸强度增大,但弯曲弹性模量、弯曲强度变化不明显.此外,随着质量分数的增加,复合材料的脆性变大;SEM分析表明复合材料中玻璃纤维有一定的取向且分布相对均匀,玻璃纤维和复合材料基体结合良好.     

粉煤灰掺量对水工混凝土力学性能的影响

通过粉煤灰混凝土基本力学性能试验,分析了粉煤灰掺量、水灰比、龄期等因素对水工混凝土抗压强度、劈拉强度和抗压弹模的影响,探讨了粉煤灰对混凝土力学性能的影响机理.试验结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的早期强度有所降低,后期强度有明显提高.     

Properties of failure mode and thermal damage for limestone at high temperature

The mechanical properties of limestone such as the stress-strain curve, the variable characteristics of peak strength and the modulus of elasticity of limestone were studied under the action of temperatures ranging from room temperature to 800℃. Our results show that: 1) the temperature has not clear effect on the mechanical properties of limestone from room temperature to 600 ℃. However, the mechanical properties of limestone deteriorate rapidly when the temperature is above 600 ℃. In this case, the peak stress and modulus of elasticity decrease rapidly. When the temperature reaches 800 ℃, the entire process, showing the stress-strain curve is displayed indicating an obvious state of plastic-deformation; 2) the failure mode of limestone shows the breakdown of tensile strength from room temperature to 600 ℃, as well as the compress shearing damage over 600 ℃; 3) combining our test results with the concept of thermal damage, a thermal damage equation was derived.     

黄麻纤维/环氧树脂复合材料的力学性能

探讨了黄麻/环氧树脂复合材料板的制作方法,并对不同质量分数与长度的黄麻纤维增强的板材进行了拉伸及弯曲性能测试,采用扫描电镜观察了拉伸断面的微观形貌.讨论了纤维质量分数与长度对复合材料拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量的影响.实验结果表明,加入黄麻纤维有利于提升环氧树脂的拉伸和弯曲,纤维质量分数与长度对复合材料力学性...