考虑颗粒破碎的堆石料动力变形特性模拟

颗粒破碎是影响堆石料强度和变形特性的重要因素,但目前针对颗粒破碎的模拟研究多在静力荷载条件下.为研究颗粒破碎对小应变条件下堆石料的动力变形特性的影响,采用多个等粒径小球按最密六方排列随机组合模拟不规则形状的堆石颗粒,通过碎片替换法模拟颗粒破碎,研究了花岗岩堆石料不同围压下的动力响应,探索了孔隙率对动弹性模量的影响,分析...     

基于计算均匀化的夹杂颗粒复合材料参数研究

夹杂颗粒复合材料分布形态各异,为确定其力学参数,基于计算均匀化方法,结合随机周期复合材料模型生成算法,提出了一种由表征单元体计算夹杂颗粒复合材料弹性模量的方法,研究了夹杂颗粒分布形态、尺寸和含量对复合材料力学参数的影响。复合材料在颗粒随机分布时表现为各向同性,在颗粒沿一定方向分布时表现为各向异性;复合材料力学参数随单元体尺寸增大逐渐稳定;弹性模量随颗粒含量增加而增大,泊松比随颗粒含量增加而减小。结果表明计算均匀化是研究复合材料力学参数的有效方法。     

添加不同纤维的高性能混凝土力学性能试验

通过试验研究了弹性模量具有明显差异的3种纤维对于混凝土的力学性能改善所起的作用,以及钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维单掺或复掺对于混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明：添加0．5％高弹性模量的钢纤维对于混凝土的强度和弹性模量均有提高作用,复掺0．3％钢纤维和0．2％碳纤维的混凝土抗拉强度的提高大于抗压强度;添加0．5％钢纤维的混凝土HPC-2的弹性模量最大,比基准混凝土提高6．5％;添加0．2％聚丙烯纤维的混凝土HPC-3的弹性模量最小,且小于基准混凝土;此外,混凝土抗压强度的影响程度与纤维的弹性模量的关系更为直接,混凝土劈裂抗拉强度的改善与纤维的抗拉强度的关系更为直接,纤维的弹性模量与基体弹性模量的比值,对复合材料的弹性模量有直接的影响。     

局部修复钢筋混凝土柱的力学性能研究

对采用不同修复材料的轴心受压局部修复钢筋混凝土柱的力学性能进行了实验研究和ANSYS非线性有限元模拟分析,研究了修复材料与修复柱本体浊凝土的弹性模量比n,强度比α,修复柱修复时的卸载程度等因素对局部修复后钢筋混凝土柱力学性能的影响,提出了修复材料与修复柱本体混凝土的弹性模量与n是导致局部修复钢盘混凝土柱力学性能不相容的最主要因素,弹性模量比n与强度比α共同决定修复柱的极限承载力。     

C/C复合材料制备过程中的有效弹性模量预报

为了对C/C复合材料在不同温度条件下的制备工艺提供实际指导,本文根据沥青基先驱体C/C复合材料制备过程中化学反应特征,利用Arrhenius方程建立了C/C复合材料液相制备工艺力学模型.根据制备工艺中各组分相的体积分数变化,结合均匀化方法和细观力学方法计算和分析了制备工艺过程中材料基体有效弹性模量及其变化规律,并且利用有限元方法预报了制备成型后的细编穿刺C/C复合材料的整体有效弹性模量.     

含砖粒再生混凝土基本性能研究

以再生砖粒取代率(0%~30%)和水胶比(0.40~0.50)为主要参数,通过工作性能与弹性模量试验,研究再生砖粒取代率和水胶比对再生混凝土工作性能及弹性模量的影响规律。结果表明:当水胶比相同时,再生混凝土的工作性能和弹性模量均随再生砖粒取代率的增加而降低,且在再生砖粒取代率为30%,水胶比为0.5时,再生混凝土弹性模量的降幅达17.62%;提出适合于含再生砖粒再生混凝土弹性模量估算的预测模型,该预测模型与试验值吻合较好。     

Frequency-dependent dynamic effective properties of porous materials

The frequency-dependent dynamic effective properties (phase velocity, attenuation and elastic modulus) of porous materials are studied numerically. The coherent plane longitudinal and shear wave equations, which are obtained by averaging on the multiple scattering fields, are used to evaluate the frequency-dependent dynamic effective properties of a porous material. It is found that the prediction of the dynamic effective properties includes the size effects of voids which are not included in most prediction of the traditional static effective properties. The prediction of the dynamic effective elastic modulus at a relatively low frequency range is compared with that of the traditional static effective elastic modulus, and the dynamic effective elastic modulus is found to be very close to the Hashin-Shtrikman upper bound.     

基于三维非线性有限元法的压力钢管弹性垫层模量优选研究

针对某水电站发电坝段压力钢管弹性垫层模量的优选问题,采用三维非线性有限元法和混凝土开裂本构模型进行了计算分析.结果表明:设置弹性垫层对于控制压力钢管外包混凝土裂缝的开展效果明显;随着垫层模量的增大,压力钢管的拉应力逐渐减小,而混凝土开裂体积的变化不明显,同时,开裂体积的最小值出现在两个端点值中间的某一个值而非端点值,体现了混凝土开裂问题的非线性特征.     

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.     

应用纳米压痕技术测试水泥粒子的弹性模量

应用纳米压痕技术实测了水泥粒子的弹性模量，并对试样制备技术进行了研究，分析了合理的样本数量。研究表明：应用酚醛树脂镶嵌水泥粒子后再进行磨光、抛光和超声波清洗等工艺可制得表面光洁度符合纳米硬度仪要求的试样；假定水泥粒子的弹性模量服从正态分布，其样本均值为17．4GPa，具有95％保证概率的置信区间为[14．7GPa，20．1GPa]，选取20个测试点即可得到较为可靠的数据。     

Influence of the aggregate volume on the electrical resistivity and properties of portland cement concretes

The electrical resistivity of concretes with various aggregate volume fractions (V _a) of 0%–70% at water/cement (W/C) ratios of 0.4 and 0.5 during 1 day was monitored. It is found that the addition of normal aggregate to cement paste leads to a regular increase in concrete resistivity at each hydration stage and the electrical resistivity has a deeper increase for the lower W/C at a fixed aggregate volume fraction. The number of normalized resistivity (NR) of concrete to its paste matrix was introduced, which is only a function of aggregate volume fraction (V _a). The quantitative relationships give an alternative method for the prediction of aggregate volume in the concrete. A logarithmic relation is established between the elastic modulus of concrete at 7 days or 28 days and the electrical resistivity of concrete at 1 day. The equations are obtained, the compressive strength of concrete at 7 days or 28 days can be determined by the electrical resistivity of concrete at 1 day and the used aggregate content in the concrete. The quantitative relationships give a non-destructive test (NDT) method for prediction of concrete elastic modulus and compressive strength.     

反分析法确定钢纤维水泥砂浆的拉伸残余强度

根据三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移曲线,用反分析法确定了钢纤维水泥砂浆的拉伸残余强度。试验制作了5种不同体积含量的钢纤维水泥砂浆试件。采用虚拟裂缝模型用有限元法数值模拟了三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移,用反分析法确定了钢纤维水泥砂浆的弹性模量和拉伸残余强度。研究结果表明,数值模拟得到的钢纤维水泥砂浆弹性模量以及三点弯曲缺口梁荷载与裂缝张开位移曲线均与试验结果吻合较好,且在常用的钢纤维含量范围内,钢纤维水泥砂浆的残余强度与钢纤维含量基本上成正比。     

建筑垃圾细料生产流动化回填材料的性能

以灰砂比0.03、0.05和0.08,粉砂比0、0.05、0.1、0.15和0.2为设计参数,对建筑垃圾回填材料进行设计。通过试验对回填材料的流动性(流动度、泌水率)、无侧限抗压强度以及应力应变曲线、本构关系模型和弹性模量等进行研究。研究结果表明:回填材料的流动度受水固比影响较大,两者接近线性关系;流动度在200~250 mm范围,泌水率在4%~8%之间;回填材料抗压强度与灰砂比和水固比之间存在很好的幂指数关系;回填材料应力应变曲线形状与普通混凝土的相似,在此基础上提出回填材料的本构关系模型;回填材料无侧限抗压强度与弹性模量之间存在很好的指数关系。     

短纤维增强金属基复合材料弹性模量临界值计算预测

基于短纤维增强金属基复合材料弹性模量理论模型,提出了弹性模量临界值的定义,并建立了可用于预测计算的纤维临界长径比和材料参数之间的解析函数。将与曲线拐点切线和最大值水平直线交点相对应的长径比值定义为纤维临界长径比,将与此相对应的函数值定义为弹性模量临界值。计算结果表明,纤维临界长径比随纤维弹性模量的增加而增加,随基体弹性模量和纤维体积分数的增加而降低。     

一种测量角膜弹性模量的新方法

为了在离体状态下采用完整的兔眼角膜,以一种新的方法测量角膜的弹性模量,并对比角膜切削后前凸位移和应力的变化.应用准分子激光切削兔眼角膜,改变角膜的厚度.剥离和固定角膜,在角膜内表面施加静水压力,三维扫描仪扫描和获取正常角膜厚度、切削原角膜厚度1/3和1/2角膜厚度的角膜图形,计算出各组角膜中心的前凸位移.Abaqus有限元软件建立相应的模型,利用实验得出的前凸位移反推兔眼角膜的弹性模量.结果表明反推得到兔眼角膜的弹性模量随角膜切削量的增加而增加.反推得到的弹性模量与临床检测一致,切削越多模型在切削区域表现为应力增大,在位移上反映为切削区域的位移量增加,但位移与应力在切削边界上都不发生突变.     

Mechanical Behavior of Polyurethane Polymer Materials under Triaxial Cyclic Loading:A Particle Flow Code Approach

Polyurethane polymer grouting materials were studied with conventional triaxial tests via the particle flow code in two dimensions(PFC~(2D)) method, and the simulation results agreed with the experimental data. The particle flow code method can simulate the mechanical properties of the polymer. The triaxial cyclic loading tests of the polymer material under different confining pressures were carried out via PFC~(2D) to analyze its mechanical performance. The PFC~(2D) simulation results show that the value of the elastic modulus of the polymer decreases slowly at first and fluctuated within a narrow range near the value of the peak strength; the cumulative plastic strain increases slowly at first and then increases rapidly; the peak strength and elastic modulus of polymer increase with the confining pressure; the PFC~(2D) method can be used to quantitatively evaluate the damage behavior of the polymer material and estimate the fatigue life of the materials under fatigue load based on the number and the location of micro-cracks. Thus, the PFC~(2D) method is an effective tool to study polymers.     

Effects of thickness and elastic modulus on stress condition of fatigue-resistant coating under rolling contact

The distribution and magnitude of surface and subsurface stresses of the single-layer sprayed-coatings on monolithic substrates were investigated by finite element method (FEM). The models of coating configurations with different thicknesses and elastic modulus ratios of coating to substrate were introduced, and the effects of thickness and elastic modulus ratio on the stresses were addressed. The calculation results show that the coating/substrate interface shear stress obviously decreases with increasing coating thickness, due to the location of the maximum shear stress moving away from the coating/substrate interface. At the same time, the magnitude of von Mises stress also declines in the case of thicker coatings. However, the high elastic modulus ratio results in extremely high maximum shear stress and the severe discontinuity of the von Mises stress curves, which leads to the intensive stress concentration on the coating/substrate interface. So the coating configurations with the larger coating thickness and lower difference of elastic modulus between coating and substrate exhibit excellent resistant performance of rolling contact fatigue (RCF).     

衬层弹性变形对水润滑结构润滑性能的影响分析

以水润滑轴承为例,利用有限元耦合算法数值计算了水润滑结构的弹流润滑模型,从理论上分析了具有不同弹性模量值和厚度值的橡胶衬层弹性变形对水润滑结构水膜压力、水膜厚度和摩擦磨损特性的影响规律。研究表明:衬层弹性变形对水润滑结构的弹流润滑性能有着非常大的影响,其影响效果在弹性模量值和厚度值较大时更为明显;相同的工况下,随着衬层弹性模量值的减小,水润滑结构的轴向和周向水膜厚度皆升高,水膜压力降低,压力作用区域扩大,弹流润滑效果更好,从而减轻了结构的摩擦磨损;一定程度上,衬层弹性模量的降低和衬层厚度的增加在增强水润滑结构的弹流润滑效果上是等效的。     

基于XFEM的骨料分布对混凝土有效模量的影响

混凝土的弹性模量是结构设计中最基本的参数,在计算方法上需要保证足够的准确性。基于现有的3层球壳解析模型,将骨料、界面过渡区和薄层砂浆组成的整体先行处理为等效夹杂体,并根据解析模型获得相应的弹性模量,随后将混凝土视为由此等效而来的夹杂体与基体砂浆组成的二相复合材料。在固定背景网格体系中,采用无附加自由度的扩展有限元方法计算不同级配和骨料含量的混凝土等效弹性模量。当混凝土的骨料分布发生变化时,无附加自由度的扩展有限元方法能够在程序设计上避免整体刚度矩阵的维度变化问题。此外,为了能在获得不同的骨料分布的同时获得较高的骨料含量,混凝土的级配采用固定的粒径分布形式。结果表明：骨料含量同为47.12%的3种级配的混凝土弹性模量基本相同,说明级配对混凝土弹性模量的影响可以忽略;解析解可较准确地预测稀疏骨料分布情况下的混凝土等效弹性模量,但骨料增加后其预测值出现较大偏差;混凝土弹性模量随硬骨料含量的增加线性增大,随软骨料含量的增加线性减小。     

轻集料取代碎石对混凝土强度和弹性模量影响的研究

利用轻集料与碎石集料混合配制混凝土,可使混凝土的性能得到优化,该类混凝土已显示出较好的应用前景.通过研究轻集料取代碎石对混凝土强度和弹性模量影响规律,确定了轻集料取代率与混凝土密度、弹性模量之间的定量关系,探讨了轻集料取代碎石对混凝土极限应变的影响,提出通过集料混合调控混凝土弹性模量、提高混凝土极限应变和抗拉能力的技术思路,为新型轻质高性能混凝土的研究提供了有益的参考.