全尾砂充填体蠕变性能试验及数值模拟研究

通过室内充填体试件单轴蠕变试验研究了充填体蠕变特性,采用Burgers模型对单轴蠕变试验结果进行了拟合。基于拟合结果利用FLAC~(3D)软件中的Burgers模型模拟研究了充填体三轴蠕变特性。结果表明:在单轴应力作用下,充填体表现出显著的蠕变特性,轴向应变随轴压的增加而增加。Burgers可以较好地描述不同加载应力时的充填体蠕变特性,拟合精度较高。单轴蠕变模拟结果与试验曲线吻合较好,三轴蠕变模拟结果表明围压对充填体蠕变特性影响显著,蠕变变形和应变速率随围压的增加而减小。     

基于动态蠕变试验的沥青混合料黏弹性分析

基于沥青混合料Burgers模型的黏弹性理论,通过动态蠕变试验进行AC-20黏弹性分析,得到不同温度及应力下的混合料变形特征曲线及Burgers模型4个参数的变化规律．结果表明：在同一温度下,随应力水平增加,永久变形随之增大,稳定期永久应变发展速率增大且破坏期提前到来,Burgers模型参数中E1、E2增大,η1、η2减小;在同一应力水平下,永久变形会随温度升高而增大,同时E1、E2减小,η1,η2增大．因此应力及温度对沥青混合料黏性及弹性影响程度不同,随着应力增加,弹性增强而黏性降低;随温度升高,则弹性降低而黏性增加,该结论与路面实际使用状况一致．     

ECC三轴压缩特性试验研究

为探究纤维增强水泥基复合材料(ECC)在复杂应力状态下的受压特性,通过常规三轴压缩试验得到了不同围压下的ECC应力-应变曲线,分析了ECC的强度特性、变形规律以及破坏模式.试验结果表明:PVA纤维的掺入、施加围压能够有效约束ECC的径向变形并提高其韧性,且ECC的轴向峰值抗压强度和峰值应变随围压的提高而增大.ECC的三轴受压变形过程表现为弹性变形-应变硬化-应变软化三阶段,且围压越大,应力-应变曲线的软化段变化越缓和.在三轴受压状态下,ECC的主压应力、轴向峰值应变与围压有较好的线性相关性.     

HTPB固体推进剂蠕变损伤模型研究

为研究HTPB推进剂的蠕变特性，开展了0.15～0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验；结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论，建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型；根据试验数据，确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数，并获取了应力对各参数的影响规律，最后利用蠕变应力0.2MPa下的试验数据对模型进行了验证。结果表明，HTPB推进剂存在明显的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三阶段过程；建立的蠕变损伤模型结合Burgers模型的特征和连续损伤力学理论，串联含损伤的黏壶元件，克服了Burgers模型无法反映蠕变破坏阶段特性的不足。提出的蠕变损伤模型与试验值拟合度高，误差在3%以内，可以准确地描述推进剂在不同应力水平下的全过程蠕变特性。     

基于三轴压缩的岩石峰前裂隙发育及损伤规律研究

基于核磁共振技术,对大理岩三轴压缩作用下的裂隙发展规律进行分析,得到大理岩在10 MPa围压条件下的应力-应变曲线,不同轴压状态下岩石孔隙度及T2谱曲线,利用颗粒流程序对10MPa围压条件下的岩样裂隙形成过程进行追踪试验。研究结果表明:T2谱曲线能反映岩石内部裂隙发育过程,孔隙度随轴向应力增加呈指数形式增长。大理岩在三轴压缩低轴压阶段,岩石损伤以裂隙数增加为主要特征;高轴压条件下,岩石损伤主要由裂隙数增加及裂隙贯通引起。10MPa围压状态下的大理岩损伤度随岩石孔隙度、轴向应力的变化特征符合指数函数关系。     

应力-渗流耦合作用下井壁混凝土力学性能试验研究

为研究应力-渗流耦合作用下井壁混凝土力学性能变化规律,配制出两种强度等级井壁混凝土,设计渗透压为4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa,开展三轴耦合渗透性试验.结果表明:相同围压作用下,随着渗透压增大井壁混凝土峰值强度降低、割线弹性模量减小;相同渗透压作用下,随着围压增大井壁混凝土峰值强度增大.渗透压对混凝土峰值强度有一定影响,但起主导影响的是围压.同时将井壁混凝土应力应变全过程渗透率变化情况划分为四个阶段,建立了相应的概念模型用于描述各阶段力学行为.     

一种基于吸水树脂的多孔混凝土蠕变性能试验研究

介绍了一种基于吸水树脂的多孔混凝土(SFIC)材料及其制备原理,迚行抗压性能试验和90d蠕变性能试验,幵与普通混凝土迚行对比,分析在不同荷载作用下的蠕变行为。结果表明:SFIC弹性模量约为普通混凝土的1/3,应力变形曲线有明显的残余应力平台;SFIC和普通混凝土在的蠕变变形在90 d基本收敛,SFIC蠕变变形更显著且与荷载水平、弹性模量密切相关。采用蠕变度、蠕变系数对SFIC的蠕变行为迚行分析,幵对长期蠕变系数迚行了拟合预测。     

火灾高温对混凝土残余强度和微观结构的影响

为了研究混凝土力学性能和微结构的耐火性特征,对混凝土试件进行不同高温的加热作用,然后开展相应的三轴压缩试验和CT扫描试验.结果表明,随着加热温度增加,混凝土试样的三轴试验峰值强度逐渐减小;在相同温度下,试件的残余峰值强度随固结围压增大呈线性上升趋势;根据CT扫描试验获得的混凝土二维/三维图像发现混凝土的孔隙度和平均孔隙半径随着温度增大而逐渐上升;混凝土的残余强度随温度升高存在明显劣化效应,其原因是作用于混凝土试件的温度越高,混凝土内部高温裂解效应越明显,导致孔隙体积增加,从而使得热裂解后的残余强度相对降低.本试验研究结果为深入认识粉煤灰混凝土耐火性的特征提供了参考.     

基于最小耗能理论的混凝土力学本构模型研究

为了准确描述复杂应力下混凝土应力应变关系,通过对混凝土进行不同围压作用下三轴压缩试验,考虑轴、径向应力和球应力对轴向应变的影响,结合最小能耗原理建立一种混凝土损伤本构模型,得出:该模型对混凝土峰前应力应变变化趋势预测基本一致,而对于峰后变形虽有出入,但是总体上较好地描述混凝土峰后应力应变关系.最后,试验曲线与拟合曲线也具有较高的拟合度,说明了模型的正确性与合理性,也对实际工程具有指导意义.     

疲劳／蠕变复合作用下聚碳酸酯的时温等效关系

研究了疲劳／蠕变复合作用下聚碳酸酯的时温等效关系。试验条件随加载最大应力、最大应力保持时间和温度而变化，但是都得到一致的试验结果：随最大应力保持时问延长或试验温度升高，聚碳酸酯断裂寿命下降；最大应力保持时间t-断裂寿命Nf的关系曲线与试验温度T-断裂寿命Nf关系曲线十分相似；疲劳／蠕变复合作用下的聚碳酸酯时温等效关系仍然适用。     

盐冻融循环下温/热拌胶粉改性沥青混合料高低温性能研究

对温拌胶粉改性沥青混合料(CR-WMA)、热拌胶粉改性沥青混合料(CR-HMA)进行了三轴重复蠕变试验、小梁弯曲试验及弯曲蠕变试验,研究了其在盐冻融循环作用前后的高低温性能,并利用Burgers模型对蠕变数据进行了拟合分析。结果表明:随着冻融循环次数的增加,CR-WMA与CR-HMA的高低温性能均逐渐下降,在冻融循环次数为0~15次时高低温性能降低速度最快,之后变化趋于平缓,而CR-WMA比CR-HMA性能降低的速度要缓慢、程度要小;随着盐浓度的增加,CR-WMA与CR-HMA的高低温性能均逐渐下降,在盐浓度为8%(质量分数)时下降幅度达到最大,而CR-WMA比CR-HMA下降趋势要缓和。通过蠕变数据拟合出的粘弹参数变化规律也验证了上述结论,均表明掺加SDYK型表面活性剂温拌剂可有效地提高胶粉改性沥青混合料的高低温性能,使其抵抗盐侵蚀及冻裂病害的能力更佳。     

基于十字交叉法的陶瓷胶粘剂剪切蠕变性能研究

本研究设计了“十字交叉法”陶瓷胶粘剂剪切蠕变试验装置,选取刚性环氧树脂及柔性硅酮结构胶进行剪切蠕变试验,研究了环境温度、剪切应力、粘结面积等因素对胶粘剂剪切蠕变的影响,通过模型拟合对胶粘剂的剪切蠕变行为进行了分析和预测,探究了两种胶粘剂的蠕变破坏模式。结果表明:采用十字交叉法能够准确便捷地测试陶瓷胶粘剂的蠕变性能。增大胶粘层柔性、提高环境温度、增大剪切应力都会加速蠕变的发展,但粘结面积对蠕变速率无明显影响。刚性环氧树脂胶粘剂试样的蠕变失效形式为粘结层内聚破坏及界面脱粘,符合时间硬化模型;柔性硅酮结构胶试样失效形式为粘结层内聚破坏,符合Burgers模型。     

石墨烯复合橡胶改性沥青路面性能研究

本文结合甘肃柳敦公路试验段工程实例,研究石墨烯复合橡胶改性沥青(GRA)路面性能。通过常规试验、多应力重复蠕变(MSCR)试验、动态剪切流变(DSR)试验等方法分析研究了GRA性能,并对GRA混合料的路用性能进行了研究。结果表明:GRA与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青相比,针入度降低了12.7%,软化点、高温稳定性及其高温抗变形能力相当,抗应力变形能力及应力敏感性有所提升;GRA与橡胶SBS改性沥青相比,软化点增加了14.1%,弹性恢复增加了6.5%,针入度相当,高温稳定性及其高温抗变形能力有所提升。GRA较SBS改性沥青混合料表现出良好的路用性能,现场混合料更易于压实,渗水较小、强度较高,但构造深度有所降低。     

心墙沥青混凝土静三轴试验的剪胀性研究

沥青混凝土作为悬浮密实型结构,其剪切特性受密度及应力水平的影响。沥青混凝土的剪胀性将会对其内摩擦角,凝聚力,峰值强度及渗透系数有很大的影响。通过静三轴试验后孔隙率的变化情况表明,随着围压的增加,沥青混凝土的剪胀性变得明显,孔隙率增加明显;骨料在围压为2MPa时,骨料并不会发生破碎,通过测定试样的孔隙率得出,增加的孔隙率均为产生的空隙。     

Investigation of the creep behavior of graphene oxide nanoplatelet-reinforced adhesively bonded joints

In this paper, the effect of adding graphene oxide nano-platelets (GONPs) into the adhesive layer was investigated on the creep behavior of adhesively bonded joints. The neat and GONP-reinforced adhesive joints were manufactured and tested under creep loading with different stress and temperature levels. 0.1?wt% GONPs revealed the highest improvement on the adhesive joint creep behavior amongst the studied weight percentages. Furthermore, the effect of GONPs on the creep behavior of adhesive joints was more significant at higher temperatures. It was found that adding 0.1?wt% of GONPs into the adhesive layer imposed reductions of 21%, 31% and 34% in the elastic shear strains and reductions of 24%, 31% and 37% in the creep shear strains of SLJs under testing temperatures of 30, 40 and 50?°C, respectively. The Burgers rheological model was employed for simulating the creep behavior of the neat and GONP-reinforced adhesive joints. The Burgers model parameters were obtained as functions of testing temperature, creep shear stress and GONP weight percentage using a response surface methodology. Reasonable agreement was obtained between the modeled and experimental creep behaviors of the adhesive joints.     

结构异性煤体单轴/三轴冲击动力学性能研究

井下深孔爆破致裂是提高低渗煤层渗透率的重要措施之一,但由于煤层层理因素影响,在不同方向上的爆破致裂效果存在显著差异。采用分离式霍布金森压杆实验装置,对从垂直于层理方向和平行于层理方向进行取芯的煤样,分别进行冲击荷载为0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.5 MPa的单/三轴SHPB冲击实验,分析结构异性煤体的冲击动力学性能。结果表明,煤样在不同冲击作用下,其单、三轴应力-应变曲线趋势相同,且其峰值应力、平均应变率随冲击荷载增大而增长趋势相同,其中峰值应力与冲击荷载符合指数关系,平均应变率与冲击荷载呈线性关系,相同冲击荷载下垂直于层理方向煤样的峰值应力、平均应变率相较于平行于层理方向煤样有所提升;进行三轴SHPB冲击时,在轴、围压对煤样约束作用下,其峰值应力、平均应变率相较于单轴情况下均有所提高,且在冲击荷载为0.15~0.2 MPa时峰值应力增幅最大,增大约50%,垂直于层理方向的动力学性能改变相较于平行于层理方向更明显。     

Creep Resistance of Pressure Sensitive Mounting Tapes

The first part of the paper deals with an approach towards a systematic testing procedure to evaluate the creep behavior of single lap shear specimens bonded with PSA mounting tapes under the influence of temperature and humidity. The study includes commercial tapes as well as self-formulated pressure sensitive adhesives based on styrene block copolymers. The second part of the paper relates the obtained data, consisting of the time-dependent sample deformation and time-to-failure, to the observed failure modes. The results show that the creep behavior of a pressure sensitive adhesive is not only dependent on the environmental, conditions but also on the substrate material and its surface composition. The results for the self-formulated adhesives reveal the possibility of enhancing creep resistance of PSA's by adding fillers to the formulation. The paper closes with a modification of the Burgers model that is suitable for describing the creep/creep recovery behavior of tested lap shear specimens. The effect of nonlinear behavior in cyclic loading experiments is described and a thesis for the relation of nonlinear creep behavior to damaging processes in the adhesive bond is presented.     

AC-13级配钢渣沥青混合料粘弹塑本构模型研究

为了研究钢渣沥青混合料非线性粘弹塑性变形特性,提出Schapery模型与改进Swchartz模型组合的积分型粘弹塑本构模型。采用钢渣替换AC-13级配中粒径2.36 mm以上的石灰石粗骨料,制作得到钢渣沥青混合料试件。设计并开展一系列的单轴压缩蠕变实验,通过应力递增蠕变回复实验,获得不同应力条件下材料的弹性、粘弹性应变和粘塑性应变,进而拟合确定本构模型参数。利用0.4 MPa、1.0 MPa下的蠕变回复实验验证模型有效性。结果表明,模型不仅能准确刻画钢渣沥青混合料蠕变过程中的弹性、粘弹性与粘塑性变形,还可用于预测不同应力水平下钢渣沥青混合料蠕变变形规律。     

Some aspects of the mechanical response of BMI 5250‐4 neat resin at 191°C: Experiment and modeling

The inelastic deformation behavior of BMI‐5250‐4 neat resin, a high‐temperature polymer, was investigated at 191°C. The effects of loading rate on monotonic stress–strain behavior as well as the effect of prior stress rate on creep behavior were explored. Positive nonlinear rate sensitivity was observed in monotonic loading. Creep response was found to be significantly influenced by prior stress rate. Effect of loading history on creep was studied in stepwise creep tests, where specimens were subjected to a constant stress rate loading followed by unloading to zero stress with intermittent creep periods during both loading and unloading. The strain‐time behavior was strongly influenced by prior deformation history. Negative creep was observed on the unloading path. In addition, the behavior of the material was characterized in terms of a nonlinear viscoelastic model by means of creep and recovery tests at 191°C. The model was employed to predict the response of the material under monotonic loading/unloading and multi‐step load histories. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008