砂岩细观结构冻融损伤特征的核磁共振研究（英文）

为了研究砂岩细观结构的冻融损伤特性,对砂岩共进行了180次冻融循环实验,利用核磁共振技术(NMR)对冻融循环后的岩样进行了检测和核磁共振成像分析,并采用分形理论计算了砂岩经历不同冻融循环后孔隙发育的分形维数。研究结果表明:随着冻融循环次数的增多,砂岩的质量、孔隙度、核磁共振弛豫时间T_2分布均会增大;核磁共振T_2谱分布表明,经历180次冻融后,砂岩的孔隙尺寸均会增大,尤其是中、小尺寸孔隙增大明显;在冻融作用下,砂岩的孔隙结构演化,在空间分布上具有分形特征,其分形维数出现逐渐增大的趋势。     

冻融循环作用下隧道围岩单轴力学特性试验研究

针对冻融循环对隧道围岩力学特性的损伤问题,文章以中国沈阳在建地铁隧道砂岩为研究对象,采用MTS815.02多功能岩石力学试验分析系统对该隧道砂岩分别进行了不同冻融循环次数下的连续单轴压缩试验和连续单轴蠕变试验,分析了砂岩的各关键物理参数随冻融循环次数变化的规律。实验结果表明：冻融循环对砂岩产生了较为明显的劣化效应,随着冻融循环次数的逐渐增加,砂岩峰值强度、弹性模量均逐渐减小,峰值应变、泊松比逐渐增大。采用Origin软件对实验数据进行拟合发现,各参数与循环次数值之间均满足指数函数关系,即在相同冻融次数下,荷载水平越高,砂岩蠕变特性越显著,在第六级荷载水平下,冻融循环次数越多,砂岩破坏时的荷载水平越小,蠕变速率越小,破坏模式逐渐由脆性过渡到延性。     

冻融作用下岩石的微观损伤及动态力学特性（英文）

为研究冻融循环作用下岩石的微观损伤及动态力学特性,对5组均质砂岩进行不同冻融循环次数的冻融试验,并对冻融后的砂岩进行核磁共振测试以及冲击荷载试验,获得冻融作用下砂岩的微观损伤特征及动态力学参数。结果表明:孔隙度随冻融循环次数的增加而增大,冻融初期的孔隙度增长率趋缓,在达到一定冻融循环次数后孔隙扩展加快;不同尺寸的孔隙比例随冻融循环次数呈动态变化,且孔隙结构总体趋向多尺寸分布发展;冻融砂岩的动态压缩应力-应变曲线可以分为4个阶段,相比静态曲线其压密阶段不明显;随着冻融次数的增加,砂岩的弹性模量和动态峰值强度逐渐减小,而峰值应变则有所增大;砂岩孔隙度越大,动态峰值强度越小,且拟合曲线呈多项式分布。     

冻融循环下砂岩动力特性及其破坏规律

冻融作用下岩石的动态力学特性研究对揭示岩石冻融损伤机理及寒区岩体工程冻融灾害防控具有很重要的意义,通过选取5组砂岩试样,按照-30~20℃的温度范围开展0、20、40、60和80次的冻融循环,并利用霍普金森压杆装置对冻融循环后的试样开展冲击气压为0.45 MPa的动态力学试验,从动态应力-应变曲线、动态强度、峰值应变和破坏形式等方面对冻融循环下砂岩的动力性特性和破坏规律进行研究。结果表明:砂岩的动力学性能随冻融次数的增加而降低,其主要的力学指标如动态弹性模量、动态强度及峰值应变均有所劣化;砂岩内部损伤随冻融次数的增加而累积,但累积速度不均匀,当冻融次数为40时,速度变缓,这一现象在砂岩饱水质量、孔隙度、强度和峰值应变曲线上都有体现;砂岩的破坏程度随冻融循环次数的增加而增加,当循环次数为0~40时,其破坏形式与未冻融时类似,以轴向的拉伸破坏为主;当循环次数为60和80时,试样碎块呈均匀细小化分布。     

单轴加载下低孔隙沉积岩的细观损伤演化及特征值（英文）

以广西大厂地区低孔隙沉积岩为对象,在不同初始加载应力变量基础上进行岩石单轴压缩实验,利用核磁共振测量岩石试样加载前后的变化,建立细观损伤与宏观力学参数特征的关联函数。研究结果表明:该类岩石具有损伤的应力初始值,在初始加载应力低于该初始值时,岩石试样的T_2谱面积逐渐减少,岩石原生孔隙在应力作用下进一步密闭;该类岩石损伤的应力初始值范围为8~16MPa;岩石单轴加载超过损伤应力初始值后,岩石试样的T_2谱面积逐渐增加,即岩石的孔隙增加,表明岩石细观损伤开始发展;定义岩石的损伤度,建立岩石的损伤度与初始加载应力的非线性函数关系。     

富水岩溶区隧道循环爆破所致围岩累积损伤的超声检测

为研究富水岩溶区隧道爆破开挖带来的围岩损伤累积规律,对多次循环爆破作用下的隧道围岩进行累积损伤超声检测和振动监测试验,分析了其累积损伤演变规律、影响范围以及质点峰值振速与爆源距离的关系。试验结果表明,爆破对隧道围岩的影响深度为1.2 m,在相同装药量情况下,随着隧道掌子面的推进,爆破对围岩的扰动在第5次爆破后逐渐减弱,距离爆源23 m内为爆破作用的影响范围。该试验结果可为穿越富水岩溶区隧道的安全开挖、支护结构稳定性分析提供参考。     

冻融-硫酸盐腐蚀循环作用下水泥稳定土的损伤情况

对水泥土试样进行了不同次数的冻融-硫酸盐腐蚀循环处理,采用宏观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试和孔隙率测量等方法研究了盐-冻作用对试样力学性能和结构的影响规律。结果表明：在盐-冻耦合作用下,由于化学反应导致水泥凝胶体减少,水泥土的腐蚀程度逐渐增加;试样的力学性能随循环次数的增加呈衰减趋势,且下降速率先快后慢;无侧限抗压强度与孔隙体积具有良好的负线性关系。在冻融-硫酸盐腐蚀循环的作用下,水泥土力学性能劣化的根本原因是其微结构发生腐蚀损伤。     

2D-C/SiC陶瓷基复合材料拉伸试验的声发射特性

对2D-C/SiC陶瓷基复合材料试样在室温条件下单调拉伸试验和循环拉伸试验的损伤声发射信号进行研究,利用无监督层次聚类分析方法对单调和循环拉伸试验的声发射信号进行损伤模式识别,得出了两种拉伸试验下试样都有相同的损伤分类。对每次单调加/卸载试验分别进行应力和声发射信号分析,得到了在循环加载区间和卸载区间试样的损伤情况。对比分析两种拉伸试验的声发射信号,得到两次试验中首次加载相同应力时,两个试样有同一种类的声发射损伤信号,从而说明循环加载对试样的主要损伤影响较小。     

基于颗粒流方法的隧道围岩力学特性数值模拟研究

针对加载机制作用下深部岩石的力学特性,本文利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)方法,对阜新海棠山隧道围岩(砂岩)进行了不同加载速率下单轴压缩试验、巴西劈裂试验以及不同围压下的双轴压缩试验,分析了不同实验条件下砂岩的力学响应特征,研究结果表明:同一围压下,随着加载速率的逐渐增大,砂岩的单轴抗压强度、抗拉强度均呈逐渐递增趋...     

冻融循环作用下路基土蠕变研究

为了研究季冻区路基土体的长时稳定性问题,以辽宁某在建公路为工程背景,采用GDS多功能岩土三轴试验机对该项目路基土进行冻融循环后的三轴蠕变试验,分析在不同冻融循环系数下土样的轴向应变和径向应变的演化规律,结果表明:对试样进行不同次数的冻融循环作用时,试件的蠕变曲线变化规律基本一致,冻融循环次数越大,试件的最终蠕变量越小,...     

地铁隧道基底围岩动三轴试验研究

为研究列车荷载对地铁隧道基底围岩的动力响应机制问题,以地铁某站为工程背景,采用GDS动三轴试验系统对饱和中风化粉砂岩进行研究,分析不同静偏应力比、动应力比、加载频率及围压对饱和中风化粉砂岩作用机制.结果表明:随着加载循环次数的逐渐增大,累计塑性应变曲线在静偏应力比小于等于0.369时表现为稳定型,在静偏应力比为0.5时...     

围压、温度及损伤程度对隧道围岩渗透率的影响

针对围压、温度及损伤状态下隧道围岩的渗透性问题,文章结合辽宁某在建隧道的工程实际,通过室内三轴试验和气体渗透试验对该隧道砂岩进行了研究,分析了围压、温度及损伤程度对砂岩渗透率的影响。结果表明：随着围压的逐渐增大,砂岩的渗透率呈逐渐递减趋势,渗透率与围压之间表现为负相关关系;随着温度的逐渐升高,砂岩的渗透率呈逐渐递减趋势,渗透率与温度之间满足负相关关系;随着损伤变量的逐渐增大,砂岩的渗透率呈逐渐递增趋势,渗透率与损伤程度之间呈正相关关系。     

水泥混凝土路面抗盐冻性能试验研究

针对我国北方地区水泥混凝土路面盐冻病害问题,以辽宁某在建公路项目为背景,对该路面水泥混凝土进行抗盐冻性能试验研究,采用Na2 SO4溶液、NaCl溶液和Na2 CO3溶液来分别模拟不同种类的钠盐溶液,分析不同冻融循环次数、不同钠盐溶液对混凝土的性质的影响.结果表明:随着冻融循环次数的逐渐增大,不同钠盐溶液浸泡后的混凝土...     

热处理工艺对低合金耐磨铸钢力学与摩擦磨损性能的影响

借助OM、SEM和EDS分析研究了淬火后不同回火温度对低合金耐磨铸钢力学及摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,890℃淬火后500~650℃回火,随着回火温度的增加,试样硬度、抗拉强度逐渐减小,伸长率逐渐增加,560~620℃回火试样具有较优的综合力学性能。560~620℃回火试样在MMS-2A摩擦磨损试验机分别加载100 N和200 N进行干摩擦磨损试验,随着回火温度增加,试样的磨损体积和磨损率都增加,加载200 N磨损体积及磨损率大于加载100 N;试样磨损主要以氧化磨损、粘着磨损为主,同时伴有少量的磨粒磨损及微观切削。     

两级低-高加载下拉剪点焊试样的疲劳损伤研究

对拉剪点焊试样进行了两组不同载荷水平的两级低-高循环加载试验,得到随第一级载荷下循环数变化,点焊试样的剩余寿命和总疲劳寿命变化规律。使用Miner线性累积损伤理论计算得到两种不同载荷水平下试样总的疲劳损伤。结果表明:对于低-高加载,随着低载水平下循环数的增多,高载荷水平下的剩余寿命以及损伤值呈逐渐减小趋势,总疲劳寿命逐渐增大。当低载水平载荷幅值较小时,点焊试样破坏时的累计损伤值普遍存在小于1的现象,且这种现象可能对疲劳寿命估算存在一定的影响。     

掺废渣混凝土抗冻融性能的超声检测

用超声波法检测了掺废渣混凝土在水溶液、3．5％氯化钠溶液以及3．5％氯化钠与5．0％硫酸钠复合溶液中冻融前后的声速变化。结果表明，生态混凝土在氯化钠溶液中冻融循环的质量损失比水和复合溶液中冻融循环的质量损失大，氯化钠溶液对生态混凝土冻融循环产生的剥蚀是不能忽略的；声速变化比质量损失变化明显，说明超声波法是一种检测混凝土冻融损伤的简单可靠的方法。     

自然环境-疲劳交替作用对2024典型连接结构累积损伤的影响研究

目的 揭示自然环境和疲劳交替作用下,2024典型连接结构环境损伤规律与损伤机制。方法 采用静态暴露试验和静态暴露-疲劳交互试验,对比研究2024典型连接结构的累积损伤特性和疲劳寿命退化规律。通过电液伺服材料试验机测试不同试验周期的试样疲劳寿命,利用环境扫描电镜（SEM）和金相显微镜（OM）观察和表征试样疲劳断口形貌及微观腐蚀特征,利用X射线应力分析仪测量了周期加载引起的孔边残余应力变化。结果 金相分析结果表明,周期疲劳加载对2024连接结构的腐蚀损伤进程有一定加速性,交互试验2年的腐蚀深度（51.9 μm）大于静态暴露试样（47.0 μm）。中值疲劳寿命变化曲线显示,相同环境腐蚀条件下,静态暴露的试样疲劳寿命较“疲劳+静态暴露”交互试验方式有所提高,裸材试样的中值疲劳寿命约为交互试验的1.5～2.3倍,带涂层试样的中值疲劳寿命约为交互试验的1.1～1.4倍。紧固孔周边残余应力检测数据表明,受外加交变应力和环境腐蚀的叠加作用,孔边残余压应力逐渐减小,产生局部塑性变形,这会对疲劳寿命造成不利影响。结论 “疲劳+静态暴露”交互试验条件下的试样疲劳寿命退化与低载锻炼效应和电化学效应相互竞争、孔边残余压应力变化及微动磨损密切相关,从而呈现出先升高、后小幅振荡下降的趋势。     

H2S环境下碳钢连续油管的SSC行为研究

连续油管井下作业技术已经成功地广泛应用于非酸性环境,向酸性环境下的推广应用中,由于酸性环境含有H2S,碳钢连续油管面临H2S导致的损伤,特别是硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。本工作以38.1mm×3.18mm规格的CT80碳钢连续油管为研究对象,采用应力环加载和四点弯曲加载对连续油管进行了SSC试验研究,并针对通过SSC试验的试样开展拉伸试验和弯曲试验,对比分析材料在遭遇H2S环境后的性能变化。试验结果显示,连续油管遭遇H2S环境后,由于H2S导致的损伤,拉伸性能和弯曲性能都会下降。加载应力越大、接触H2S介质时间越长,材料的性能下降越明显。应力环加载与四点弯曲加载相比,采用应力环加载进行SSC试验,其结果表明SSC敏感程度更严重。     

高速列车车轴用EA4T钢腐蚀疲劳性能研究

目的 研究腐蚀环境中EA4T车轴钢疲劳性能,为车轴的腐蚀检测和使用寿命评估提供依据.方法 采用旋转弯曲疲劳试验机,在人造雨水模拟的腐蚀环境和空气环境中,对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,以获得不同环境下试样的疲劳S-N曲线、表面损伤以及裂纹扩展规律.然后对扩展裂纹进行概率统计,通过扫描电镜对疲劳失效的断口进行观察,并分析对比不同环境中裂纹扩展门槛值的变化.结果 空气环境中,试样的疲劳极限为355 MPa,而在腐蚀环境中,试样不存在疲劳极限,107循环周次对应的疲劳强度降低到245 MPa,相比空气环境中降低了31％.Gumbel分布统计与Weibull双参数分布统计相比,更适合描述EA4T车轴钢试样表面腐蚀裂纹长度随加载次数的变化.腐蚀环境中,疲劳裂纹萌生于表面腐蚀坑,并存在多个裂纹源.腐蚀环境显著降低了试样裂纹扩展门槛值,空气环境下,该值为6.29 MPa·m1/2,腐蚀环境下降低到4.1 MPa·m1/2.结论 腐蚀环境降低EA4T钢疲劳寿命的主要原因是,腐蚀环境降低了裂纹扩展门槛值,加快了裂纹萌生以及短裂纹扩展.而当裂纹达到一定长度时,腐蚀环境对裂纹扩展几乎没有影响.     

加载热循环对Mg2B2O5w/AZ31B合材料强度的影响

对Mg2B2O5w/AZ31B复合材料不同循环条件下的试样进行了室温拉伸试验.结果表明,随循环最高温度的增加,该复合材料的抗拉强度先增大后减小,到达一定温度后又开始增大,最高循环温度对复合材料的影响要远大于循环区间温差△T;随循环次数增加,该复合材料的抗拉强度先增大后减小;AZ31B镁合金和Mg2B2O5w/AZ31B复合材料在80次加载热循环后抗拉强度都提高,但屈强比都下降,且复合材料的变化幅度较大.