循环荷载作用下珊瑚混凝土的阻尼特性EI北大核心CSCD

以珊瑚砾石、珊瑚砂拌和海水、水泥及减水剂制备全珊瑚砂混凝土。开展不同上限应力、下限应力及不同加载频率下的正弦波循环加载、卸载试验,得到了珊瑚混凝土阻尼比随变形破坏全过程演化曲线,分析了荷载波形参数对珊瑚混凝土阻尼特性的影响及机理。结果表明:阻尼比随循环周次呈现初始衰减、稳态和加速3阶段演化特征;珊瑚混凝土平均阻尼比为3.9%~5.9%,高于普通混凝土,主要归因于珊瑚骨料多孔隙、多棱角和易破碎性质;提高上限应力、降低下限应力水平或提高加载频率均会使珊瑚混凝土阻尼比增大,且阻尼比对上限应力的变化最为敏感,对下限应力变化次之,对频率变化敏感度最低。     

纳米碳酸钙改性再生混凝土疲劳性能

为研究纳米改性再生混凝土的疲劳性能,对其疲劳寿命进行估计并建立疲劳方程。以不同再生骨料取代率(0%、30%、50%,质量分数)与纳米CaCO₃掺量(0%、1%,质量分数)为主要影响因素,设计了不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的疲劳循环加载试验。结果表明:混凝土的弹性模量随再生粗骨料取代率的增大而减小,掺入纳米CaCO₃可以提高混凝土的弹性模量并优化破坏形态,有效提升整体性;循环荷载下的疲劳寿命随最大应力水平增大而快速缩短,1%的纳米CaCO₃改性可以使疲劳寿命延长60%;以双对数S-N(应力水平-疲劳寿命)曲线建立疲劳寿命方程,并推导出考虑寿命概率的P-S-N曲线,得到的相关系数随再生粗骨料取代率的增加而快速减小,经纳米改性后有所增大;再生混凝土的疲劳应变演化基本符合三阶段应变曲线发展规律,提出新方程描述再生混凝土第二阶段应变曲线,并建立变形量与循环比的关系式。     

循环荷载下再生混凝土疲劳试验*

为了研究再生混凝土循环荷载下的疲劳寿命,采用实验室废弃[C30]混凝土试块,加工处理制成连续粒径级配的再生骨料（5～31.5 mm）,用这种再生骨料部分取代天然骨料配制的混凝土试样（100 mm×100 mm×300 mm）进行循环荷载试验。结果表明：随着荷载上限幅值的增大,再生混凝土疲劳寿命逐渐减小。并对再生混凝土疲劳寿命随荷载上限幅值进行线性拟合,且相关系数R的绝对值均大于0.9,表明疲劳寿命与荷载上限线性相关。另外,通过对再生粗骨料取代率与疲劳寿命之间的变化关系研究,得到了当再生粗骨料取代率小于等于50%时,疲劳寿命减小趋势不明显;当再生粗骨料取代率大于50%时,疲劳寿命曲线斜率明显增大,表明疲劳寿命减小趋势迅猛。因此,当采用再生粗骨料进行路基路面施工时,建议再生粗骨料取代率小于等于50%。     

大掺量矿物掺合料纤维增强轻骨料混凝土的抗疲劳性能

为研究纤维增强轻骨料混凝土抗疲劳性能，开展了恒应力循环压缩试验，对疲劳应力-应变响应进行了研究。试验采用质量分数为20%的粉煤灰和50%的粒化高炉矿渣部分替代水泥，变量为单掺或混掺不同掺量的钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维。结果表明：随着循环加载次数的增加，钢纤维混凝土的宏观裂纹数量比PVA纤维混凝土多，试件的破坏形态表现为轻骨料的破裂和纤维的渐进拔出(钢纤维)或断裂(PVA纤维);钢纤维混凝土的疲劳应变及残余应变均最大，而混杂纤维混凝土的最小；在同一应力水平下，混杂纤维混凝土的疲劳寿命最长，而钢纤维混凝土的最短；钢纤维混凝土的极限疲劳损伤高于PVA纤维混凝土和混杂纤维混凝土，且随最大应力水平的降低，该差异逐渐缩小。     

再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线研究

为了得到不同再生轻骨料取代率对再生轻骨料混凝土的轴心抗压强度及应力-应变关系曲线的影响规律,以取代率为变化参数,设计了5组棱柱体试块进行轴压试验,测得了试块的轴心抗压强度以及应力-应变全曲线.研究了再生轻骨料占粗骨料的比例对再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线、轴心抗压强度、峰值应变以及极限应变的影响.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的破坏过程和破坏形态与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的应力-应变全曲线总体轮廓与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的峰值应变和极限应变比普通混凝土小;随着再生轻骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土试块的轴心抗压强度逐渐降低.     

陶瓷的高温疲劳失效破坏准则

对陶瓷高温疲劳破坏特性进行了研究,并提出高温疲劳评价方法和破坏准则。第一准则是评价疲劳强度-寿命的疲劳破坏准则;第二准则是评价热应变一时间的热应变损伤准则;第三准则是评价变形-应力-时间的高温疲劳变形准则。文中还提出了评价强度-寿命的逐级加载法,该法节省试验时间、使用方便。     

单轴荷载作用下钢纤维混凝土疲劳性能研究

利用多轴子结构万能疲劳试验机,进行钢纤维混凝土的疲劳试验研究,得到钢纤维混凝土在拉压循环试验荷载作用下的受力状况、破坏形式以及变形等力学性能参数。依据设计试验得到的数据,拟合作出试验试件的疲劳寿命曲线,以及钢纤维混凝土在疲劳荷载作用下,变形随加载周期的变化规律。结果表明,钢纤维混凝土的疲劳性能明显高于普通混凝土,其疲劳强度较普通混凝土提高40%左右。     

不同珊瑚骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响EI北大核心CSCD

研究了经冲刷的鹿角状珊瑚、轻质珊瑚礁和重质珊瑚礁作为粗骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响。结果表明:鹿角状骨料对珊瑚混凝土立方体和棱柱体抗压强度的提高作用最显著,其次是重质珊瑚礁骨料,最后是轻质珊瑚礁骨料;珊瑚混凝土90d与28d立方体抗压强度具有正相关性,棱柱体抗压强度随立方体抗压强度增大而线性增大,与骨料种类无关;珊瑚混凝土棱柱体峰值应变随峰值应力增大而对数增大,应力–应变曲线方程以及棱柱体的受压破坏形态都不受珊瑚骨料种类的影响。     

碳纤维再生混凝土循环受压性能及本构关系研究

为了研究循环荷载下碳纤维再生混凝土(CFRAC)的受压性能,以再生粗骨料取代率、碳纤维体积掺量和加载速率作为变化参数,设计并制作了40个圆柱体试件进行循环受压加载试验。试验观察了试件的破坏形态,获取了应力-应变曲线,分析了不同变化参数对峰值应力、峰值应变、塑性应变、刚度退化和应力退化等性能的影响规律。结果表明：碳纤维再生混凝土试件在循环荷载作用下主要发生脆性破坏;碳纤维改善了再生混凝土的循环受压性能,与未掺碳纤维混凝土相比,当碳纤维体积掺量为0.3%时,峰值应力和峰值应变分别提高了11.33%和12.22%;刚度退化与应力退化程度得到降低;当再生粗骨料取代率为100%时,峰值应力和峰值应变分别提高了10.16%和14.29%;最后,提出了碳纤维再生混凝土在循环受压下应力-应变本构方程。     

四步法三维编织复合材料弯曲疲劳行为实验研究

采用MTS 810.23仪器对一种四步法三维编织复合材料结构在应力比为R(σmin/σmax)=0.1、频率为3Hz正弦波条件下进行三点弯曲疲劳测试,研究三维编织复合材料弯曲疲劳性能。通过实验仪器测试准静态三点弯曲和不同应力下三点弯曲疲劳性质得到Data数据,通过对数据分析获得σ-N曲线和最大最小挠度曲线,对比不同应力水平下材料破坏形态从而揭示材料弯曲疲劳机理。实验结果:50%应力水平下,试样经过106次以上的循环仍然没有破坏,80%、70%和60%应力下材料失效的圈数分别是12 833、50 370、101 652。材料疲劳加载下刚度降解和挠度变化趋势相似,材料弯曲疲劳极限为50%,材料σ-N曲线呈三段式,材料低应力水平下疲劳寿命离散性高于高应力水平。     

粉煤灰陶粒轻骨料混凝土循环受压力学性能试验研究

以强度等级、陶粒预湿时间为变量,设计制作6组陶粒轻骨料混凝土试件进行循环轴压试验,研究粉煤灰陶粒混凝土的力学性能.试验观察了试件破坏形态,获取了试件全过程应力-应变曲线及力学特征参数,深入分析了混凝土强度等级、陶粒预湿时间对陶粒轻骨料混凝土峰值应力、塑性应变、刚度退化及能量耗散的影响规律.研究结果表明:陶粒轻骨料混凝土在循环荷载作用下主要发生竖向劈裂的脆性破坏;随着陶粒预湿时间的增长,试件峰值强度有所提高,但增幅不大;试件塑性应变随循环加载次数增加而增长,混凝土强度等级、骨料预湿时间对其影响不大,采用了幂函数对标准化塑性应变与标准化循环峰值应变的关系进行了拟合,效果良好;轻骨料强度等级越高,刚度退化过程越为缓慢,能量耗散降低;循环加载末期,所有试件能量耗散随着加载次数增加而呈幂函数形式降低.     

HTPB推进剂疲劳特性试验研究

针对HTPB推进剂开展了不同加载应力和加载频率下的疲劳试验,并结合红外热成像系统实时监测疲劳试验中材料的表面温升,分析疲劳损伤对HTPB推进剂力学性能的影响。结果表明,随着循环次数的增加,HTPB推进剂应力—应变曲线滞回圈逐渐右移,表明峰值点和谷点的应变都在不断增加,疲劳峰值应变呈现三阶段的发展规律:初始变形阶段、稳定发展阶段和加速阶段;非弹性效应会造成不可逆的热力学现象,产生的能量绝大部分以黏性耗散的形式释放,是造成推进剂温度变化的主要原因;HTPB推进剂的初始弹性模量、屈服应力和最大抗拉强度随循环加载次数越多衰减越大,微观层面上主要是由于疲劳过程中颗粒与基体粘结界面出现"脱湿"现象,逐渐形成微孔洞和微裂纹,最终发展汇聚成宏观裂纹而失效。     

有机硅密封胶粘接结构的拉伸疲劳及棘轮效应研究

为了研究有机硅密封胶(DB527)粘接的对接试件在单轴拉伸循环载荷作用下的疲劳性能和棘轮效应,分别分析了应力幅值、平均应力和不同加载历史对粘接试件的棘轮应变、棘轮应变率以及疲劳寿命的影响。研究结果表明:应力幅值变化对粘接结构的疲劳寿命和棘轮应变影响很大,随着应力幅值增大,滞环面积增加,稳定阶段棘轮应变随之增加,棘轮应变率也增加;而且粘接材料随着应力幅值的增加出现循环软化现象。在不同的平均应力情况下,随着平均应力的增加,应力-应变曲线变宽,棘轮应变也明显增加,棘轮应变率呈S形的增长趋势。两种情况下粘接结构的疲劳寿命,都随之增加而下降。     

橡胶层合复合材料的疲劳损伤

研究了 (± 20° )钢丝帘线 /橡胶复合材料在单级和两级拉伸循环载荷下疲劳损伤的累积规律。结果表明：在载荷控制的疲劳过程中,材料的周期最大应变发展曲线呈现明显的三阶段规律;疲劳寿命与最大应力近似呈对数线性关系。各级载荷下,周期最大应变发展曲线都具有线性稳定增长的第二阶段。两级加载实验初步证明 Palmgren－ Minner法则仅适用于第一级疲劳条件比第二级疲劳条件轻缓的情况。     

桥梁用钢14MnNbq焊接接头的疲劳设计曲线

通过对 14Mn Nbq钢焊接接头的疲劳试验 ,得到了循环应力 -应变方程、应变寿命曲线以及疲劳设计曲线 ,并将 14Mn Nbq钢焊接接头疲劳设计曲线与 ASME、BS5 5 0 0中相应的曲线进行了比较。     

疲劳荷载作用下锈蚀钢筋混凝土墩柱的轴心受压承载力试验研究

对11根钢筋混凝土墩柱进行轴心受压承载力试验研究,分析了不同理论锈蚀率(0％、5％、10％)及不同疲劳加载频率(0 Hz、1 Hz、3 Hz)对其承载力的影响.依据锈蚀钢筋的本构模型、锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线方程及钢筋疲劳本构模型,提出仅考虑钢筋因素影响,适用于0％ ～10％锈蚀率区间,疲劳荷载作用下锈蚀钢筋混凝土墩柱的轴心受压承载力计算公式.试验结果表明,混凝土残余应变随着锈蚀率和频率的增大而增大,锈蚀率恒定,随着加载频率的增加,混凝土残余应变小幅增加,加载频率恒定,随着锈蚀率的增加,混凝土残余应变显著增大,与未锈蚀试件相比,理论锈蚀率为5％和10％的试件平均增幅分别为13.7％和30％.根据建议公式计算发现,理论值与试验值对比吻合良好.     

钢纤维增强混凝土疲劳性能圆板试验研究

通过30个素混凝土和钢纤维混凝土试件(其中包括10个素混凝土圆板和20个钢纤维混凝土圆板)的等幅疲劳圆板试验,研究素混凝土和钢纤维混凝土在各级荷载下的破坏特征、裂缝发展及变形情况,以及纤维种类、纤维含量和应力水平对混凝土疲劳寿命的影响,并分析了混凝土疲劳寿命的分布规律.试验结果表明:钢纤维混凝土破坏形态为由板底圆心向四周扩散的三条主裂缝;5D和3D钢纤维的掺入能有效提高混凝土的疲劳寿命,且相同钢纤维含量和应力水平的情况下,5 D钢纤维对混凝土疲劳寿命的提高作用比3 D钢纤维更显著;钢纤维对混凝土疲劳寿命的提高作用在低应力水平下更显著;钢纤维含量对混凝土疲劳寿命的影响规律并非线性;素混凝土和5 D钢纤维混凝土宜采用两参数威布尔分布拟合,3 D钢纤维混凝土宜采用对数正态分布拟合.     

粉煤灰轻骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀研究

按粉煤灰最佳掺量配制轻骨料混凝土,进行抗硫酸盐侵蚀实验.试验结果表明,干湿循环作用下,硫酸钠浓度为7％的试块侵蚀速度最快;粉煤灰轻骨料混凝土的破坏形式主要为裂缝开裂破坏;随干湿循环的进行,抗压强度呈现出先增加后降低的近似抛物线曲线的趋势,并且硫酸钠溶液的浓度越高,强度上升的越快,下降的也越快;三种侵蚀溶液中的应力-应变曲线具有相似性,并且粉煤灰轻骨料混凝土的塑性随侵蚀浓度的提高而增大;对侵蚀作用后的混凝土应力-应变曲线可以采用三次曲线进行拟合,效果较好.     

疲劳与蠕变复合作用下PS的应变与寿命

对PS在疲劳/蠕变复合作用下应变与寿命进行了研究。结果表明：其疲劳/蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似。加载时间周期越短和疲劳载荷变化越频繁。结束普弹应变阶段应变越小，进入延迟弹性变形的平台应变阶段越早。在疲劳/蠕变复合作用下聚苯乙烯存在疲劳和蠕变的交互损伤，其断裂寿命比纯疲劳或纯蠕变的断裂寿命低。断裂寿命减小，疲劳/蠕变的交互损伤程度与温度密切相关，PS在较低温度的疲劳/蠕变交互损伤作用大于较高温度的交互损伤作用。随温度升高，疲劳/蠕变断裂寿命下降是疲劳和蠕变各自的单独损伤增加所致。     

与应用疲劳与蠕变复合作用下聚碳酸酯的断裂行为

研究了疲劳／蠕变复合作用下聚碳酸酯(PC)的断裂行为。研究表明：其疲劳／蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似。在疲劳—蠕变复合作用下，随施加最大载荷的保持时间越短，即蠕变载荷比例越小，疲劳载荷比例越大，PC结束普弹应变阶段的应变越小，延迟弹性变形的平台应变也减小。每一次循环中的最大载荷加载保持时间延长，PC断裂寿命减小。以最大载荷为恒载荷一直加载的纯蠕变曲线，平台最高，断裂时间最早；而最大载荷加载作用时间t＝0的纯疲劳曲线，平台最低，断裂时间最迟。