藏式石砌体受压应力-应变全曲线特征研究

石砌体结构的力学性能研究已经取得一定的成果,但很少有研究考虑构造的随机性对石砌体结构性能产生的影响。该文基于代表性体积单元(RVE单元),针对几何构造具有一定随机性的石砌体,提出了一种有效模量计算方法,并与文献的试验和数值模拟结果对比,证明了所得有效模量的准确性。分别根据该方法和有限尺度测试窗法,对比分析了藏式古建石砌体的有效模量,并探讨了RVE单元尺寸大小对有效模量的影响。最后提出了一个基于所得有效模量建立砌体整体式模型的建模方法,并与传统分离式建模和基于有限尺度窗口法的整体式建模进行对比分析。研究结果表明：该方法与有限尺度测试窗法所得有效模量的数值大小和变化趋势相近,但该方法弥补了有限尺度测试窗法不能获得泊松比的缺陷;RVE单元尺寸的增大,使得其组元分布逐渐向完整结构的组元分布接近,导致大部分的Voigt、Reuss有效模量分量呈现先快后慢的收敛趋势;单元尺寸变化对厚度方向的轴向模量几乎没有影响,对其他面外的模量分量影响较小,对面内的模量分量影响较大;基于该方法所建整体式模型,可以在节约计算成本的同时,较为精确复制分离式模型的宏观变形。     

微粒混凝土受压应力应变全曲线试验研究

采用一种特制的刚性辅助装置,进行了微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线试验研究,得到一系列应力应变曲线。对微粒混凝土和普通混凝土的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、棱柱体抗压强度与峰值应力所对应应变的关系及棱柱体抗压强度与初始弹性模量的关系进行了分析,虽然微粒混凝土的力学性能与普通混凝土的力学性能存在一定的差别,但主要力学性能还是相似的,在模型试验中微粒混凝土是可以用来代替普通混凝土进行结构试验的。同时也验证了刚性辅助装置在测量微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线时的有效性。     

碳纤维混凝土应力-应变曲线试验研究

为了进一步研究碳纤维混凝土的应力-应变曲线,在已有试验的基础上,该文对碳纤维混凝土应力-应变曲线采用分段式。通过9组不同碳纤维掺量的混凝土试件轴心压缩试验,建立不同掺量应力-应变曲线的数学表达式,确定相应的计算参数与碳纤维体积率的关系式。试验结果表明：曲线系数随着碳纤维掺量的增加而增加。根据试验研究与理论分析,建立了峰值应变与抗压强度、碳纤维掺量的计算式,将峰值应变的计算值与试验值进行了对比分析,其吻合度较好。     

纤维增韧轻骨料混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

为探究纤维增韧后轻骨料混凝土应力-应变全曲线,完成了不同混凝土强度等级、纤维种类及掺量下的9组棱柱体单轴受压试验,分析了破坏过程和破坏特征,系统研究了各因素对峰值应力、峰值应变和弹性模量的影响,并结合已有研究给出了各曲线特征点计算模型,考虑纤维轻骨料混凝土自身特征,建立了分段式纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线模型。研究表明：轻骨料混凝土破坏特征与普通混凝土显著不同,掺入纤维有效抑制了其内部微裂缝的开展,起到阻裂、增韧的效果,且随混凝土强度等级、纤维种类及掺量变化差异明显;纤维增韧后试件的应力-应变曲线下降段坡度趋于平缓,脆性得到有效改善;建议的应力-应变全曲线模型与试验结果吻合良好,能够准确描述纤维增韧轻骨料混凝土在单轴受压作用下的受力变形特征。     

广州地区软土应力应变特性研究

本文对广州地淤泥质软土固结排水剪切的归一化性状进行研究，在此基础上提出了一个适合于描述该类软土应力应变特性的本构模型，该模型参数少，且易于确定，对于其他地区的软白，模型也具有一定的适用性。     

热塑性成形唯象应力-应变本构方程

在高温实验基础上,提出一种建立材料高温塑性成形全过程的唯象本构关系的方法,获得42CrMo及T3两种典型材料的热塑性加工过程应力-应变本构方程.为材料成形工艺及数值模拟提供不可缺少的基本保障条件.     

密筋高性能混凝土轴心受压应力—应变全曲线的试验研究

本文提出了密筋高性能混凝土的概念，并对不同配筋的密筋高性能混凝土棱体试件进行了单轴受压应力－应变全曲线的测定。     

钢纤维-橡胶/混凝土单轴受压全曲线试验及本构模型

将钢纤维(SF)掺入橡胶混凝土中,能够改善由于橡胶颗粒掺入导致的强度降低,并进一步增加延性。为研究SF-橡胶/混凝土的抗压性能,配制得到SF体积分数分别为0vol%、0.5vol%、1.0vol%和1.5vol%及橡胶颗粒等体积替换砂率为0%、10%和20%的10组SF-橡胶/混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明:SF的桥联作用及其与橡胶颗粒的协同作用可改善混凝土的抗压性能,试件破坏呈明显延性特征。随SF掺量的增加,SF-橡胶/混凝土试件的抗压强度及弹性模量均明显增大,其相应峰值应力的应变及全曲线峰值后延性也相应增加;随橡胶颗粒掺量的增加,SF-橡胶/混凝土试件相应峰值应力的应变及全曲线峰值后延性增加,而抗压强度及弹性模量有所减小。在已有研究基础上,通过曲线拟合试验数据,提出适用于SF-橡胶/混凝土的单轴受压应力-应变全曲线数学表达式,模型与试验结果吻合较好,为此类混凝土的结构分析设计提供了理论基础。      

结构用橡胶集料混凝土受压全曲线试验及其本构模型

针对结构用橡胶集料混凝土（CRC）应保证与普通混凝土等强,而此类CRC单轴受压全曲线试验研究有限,尚无较成熟单轴受压本构模型的情况,分别进行了3组粒径为1~2 mm、掺量为0~100 kgm^-3的CRC立方体试块单轴受压试验及棱柱体试块受压应力-应变全曲线试验。结果表明：通过综合采用NaOH碱溶液处理橡胶颗粒及配合比优化设计的方法,可以精确控制CRC与普通混凝土等强,且峰值应变及极限应变明显增加,试块破坏过程温和缓慢,破坏时完整性较好。同时,现有的普通CRC单轴受压本构模型不适用于此类结构用CRC,而普通混凝土单轴受压Carreira-Chu本构模型虽与试验曲线吻合尚可,但其对CRC的适用条件有待考证。最后,通过曲线拟合试验数据,得到以过镇海模型为基础的结构用CRC本构模型参数的建议取值,以用于此类结构构件的分析与设计。     

藏式石砌体在剪-压复合作用下抗剪性能研究

为研究藏式石砌体抗剪性能,对4组共13个不同压力作用下的泥浆砌筑石墙试件进行双剪试验,分析藏式石砌体沿通缝抗剪强度和破坏机理,研究利用灰缝抗剪强度评估墙体整体抗剪性能的方法。试验结果表明,藏式石砌体灰缝受剪破坏为泥浆层自身变形与界面分离同步发展的延性破坏过程,最终达到完全的界面剪切滑移状态。通过对试验数据的统计回归提出藏式石砌体灰缝的抗剪强度计算公式,计算结果和试验值吻合程度较好。泥浆与水硬性砂浆的主要性能差别在于粘结强度和摩擦系数均较低。通过2种理论模型,分析了砌体灰缝抗剪强度与剪-压复合作用下抗剪强度表达式之间的关系,利用其他研究者的试验数据进行了验证。提出了基于双剪试验结果的藏式石砌体抗剪强度预测表达式,可供藏式石砌体抗剪性能研究参考。     

低强度砂浆灌孔砌块砌体抗压性能试验研究

为了研究低强度砂浆对灌孔砌块砌体抗压性能的影响, 该文通过9 个采用石灰砂浆砌筑的灌孔砌块砌体的抗压试验, 对其抗压破坏形态、开裂荷载、极限荷载及变形能力进行了分析, 提出了适用于砂浆强度很低的灌孔砌块砌体的抗压强度计算公式。分析表明:低强度砂浆砌块砌体的初裂荷载与极限荷载之比较小, 而开裂荷载过低将会对砌体房屋的耐久性产生不利影响, 因此, 该文认为在进行灌孔砌块砌体的设计和施工时, 砂浆的强度应得到保证, 不能过低。     

酸雨对再生骨料混凝土实心砖砌体抗压性能影响试验研究

为了研究酸雨腐蚀对再生骨料砖混凝土实心砖砌体抗压性能的影响,该文以32榀相同特性的再生骨料混凝土实心砖砌体抗压试件为研究对象,利用国内先进的人工模拟大气环境实验室,对其进行喷淋-光照循环加速腐蚀试验及轴心抗压试验,对比分析了试件抗压强度、破坏形态、弹性模量和应力-应变关系随腐蚀循环次数的变化。试验结果表明：经酸雨腐蚀后的再生骨料混凝土实心砖砌体开裂荷载较小,裂缝出现较早,破坏相对严重;随着腐蚀次数的增加,应力-应变曲线斜率逐渐减小,弹性模量逐渐降低,抗压强度呈先升后降的趋势。经300次酸雨腐蚀,抗压强度下降29%,弹性模量下降42%。     

灌芯混凝土砌块砌体破坏准则研究

该文在Tsai-Wu 张量多项式和试验的基础上,构造出灌芯混凝土砌块砌体平面受力状态下三应力参数的破坏准则;并引入材料力学的应力转换公式,将破坏准则转换为以主应力和主应力与材料主轴夹角为参数的公式。同时,结合国内灌芯混凝土砌块砌体的试验结果,利用最小二乘法确定相关参数,最终形成可适用于工程实际应用的三次多项式破坏公式,并绘制出相应的三维和二维破坏曲面。计算结果表明,计算曲线与试验结果吻合较好,可用于中高层配筋砌块砌体剪力墙结构的设计和数值分析。     

土坯砌体单轴受压本构模型研究

通过土体材料的土工试验及泥浆立方体、土坯和土坯砌体单轴抗压试验,分析了土体材料的工程性质和单轴受压下土坯砌体的应力-应变关系。建立了泥浆立方体、土坯和土坯砌体的弹性模量与其抗压强度之间的关系方程,提出了土坯砌体抗压强度的简化计算公式。基于Weibull分布的损伤统计强度理论,利用应力-应变曲线峰值点的特征,建立了损伤修正统计本构模型,并与试验数据进行了比较,验证了损伤修正统计本构模型。研究表明:土坯砌体损伤统计本构模型,在峰值应力前期,损伤修正统计本构模型与试验数据吻合很好;在峰值应力后期,由损伤修正统计本构模型计算的应力值比土坯砌体试验应力值偏小。研究结果可为土坯砌体墙的抗震性能研究提供理论参考。     

缠绕型CFRP圆管轴压力学性能

缠绕型CFRP管由于其编织角度的灵活性可以根据需要设计出力学性能不同的管构件,而缠绕型CFRP管的受力安全性能是其分析和应用的基本问题之一。首先对3种不同缠绕角度和长细比CFRP管进行压缩试验,着重观察了树脂基碳纤维增强复合材料的刚度、极限强度以及细观破坏模式。其次基于Chamis C. C. 刚度修正模型、开发了可以模拟各向异性材料拉压双模量的本构子程序（Usermat）,从而将Chamis C. C. 刚度修正模型导入ANSYS主程序中。并采用复合材料Hashin破坏准则验证了其本构模型。在此基础上,对加载过程进行了数值模拟,与试验结果进行比较,证明本构模型具有很好的适应性。最后基于试验结果与数值分析结果,得到了缠绕型CFRP细长管屈曲荷载计算公式。     

基于极限分析的三叶墙抗压强度预测模型研究

该文以极限分析法为基础,将有限元塑性极限分析下限法运用于砌体结构三叶墙的抗压强度预测。结合常见受压三叶墙破坏模式,基于材料试验和小型砌体试件试验赋予了本构模型参数。在此基础上,考虑了不均匀压应力边界条件,提出了三叶墙抗压强度预测模型。根据文献的试验数据,利用该模型预测了多个三叶墙的抗压强度,并与试验结果和抗压强度预测公式的结果进行了对比,说明了该模型的准确性。     

砌体结构双轴拉压应力强度试验研究

为弥补砌体结构双轴拉压应力强度理论研究的不足,以多孔砖砌体为研究对象,基于材料主应力与平面应力的对应关系,考虑不同灰缝角度及拉压主应力比的影响,重点开展了砌体双轴拉压应力宏观单元试件的强度试验。从中揭示了砌体双轴拉压应力状态下的破坏特征与规律,分析得出双轴拉压应力强度破坏曲线及对应平面应力状态的强度破坏准则函数表达式。试验结果验证了砌体结构材料各向异性的力学特性,试验方法为砌体结构抗拉强度的测试提供借鉴,试验数据为丰富砌体结构强度理论提供参考,研究成果为建立完善的砌体结构破坏准则提供依据。     

机器切割条石砌筑石墙灰缝抗剪性能试验研究

随着石材开采和切割技术的发展,建筑砌筑条石正从传统手工粗细料石逐步向机器切割条石过渡。机器切割条石砌筑石墙灰缝界面性能与传统石墙灰缝存在较大差异,开展其灰缝抗剪性能研究是机器切割条石砌筑石墙推广应用的关键。该文通过15 片新型机器切割条石无垫片砌筑石墙灰缝双剪试验,研究这种新型石墙灰缝的抗剪性能。主要的研究参数包括砌筑灰浆强度、压应力水平和界面处理方式。根据试验结果,分析各因素对灰缝的受力特点、破坏模式、界面抗剪强度和变形性能的影响,同时基于正交试验分析各因素对灰缝抗剪性能的影响程度。研究结果表明:新型机器切割条石砌筑石墙灰缝的破坏呈现脆性破坏,灰缝开裂即达最大承载力,同时灰缝迅速滑移;各研究参数对灰缝抗剪性能的影响程度依次为界面处理方式、压应力水平和灰浆强度。通过对试验数据的统计回归,提出机器切割条石砌筑石墙灰缝的抗剪强度计算公式,计算结果和试验值吻合程度较好,可以用于工程设计和实践。     

淡水冰单轴受压力学特性的试验研究

该文通过淡水冰的系列单轴抗压试验研究,探讨了加载速率、冰试件尺寸、试件横截面形状以及加载接触面对冰强度和压应力-应变关系的影响;试验研究和理论分析表明：在高径比小于2时,相同截面尺寸冰试件的抗压强度随构件高度的增加而提高,当高径比大于2时,强度变化不明显;随着截面尺寸加大,相同高径比试件强度稍有下降,即具有一定的尺寸效...