植物纤维增强水泥基复合材料的弯曲韧性研究

传统的水泥基材料有脆性、抗拉强度低等特点,是导致其易开裂、耐久性差的主要原因。天然纤维的掺入能够改善传统水泥基材料的脆性,使其表现出应变硬化的特征,提高传统水泥基材料的韧性。通过四点弯曲试验得到了菠萝叶纤维体积掺量分别为1%、1.5%、2%以及苎麻纤维体积掺量为2%对照组的荷载-挠度曲线,并按照ASTM C1018和JCI 544两种方法确定了复合材料的弯曲韧度指数和弯曲韧度系数;通过抗折、抗压强度试验研究了两种天然纤维不同体积掺量下的抗折、抗压强度。结果表明,弯曲韧性以及抗折强度均随着纤维掺量的增大而得到提高,而抗压强度随着纤维掺量的增大呈现减少的趋势。试验还表明,体积掺量为2%的菠萝叶纤维增韧效果明显好于相同掺量下的苎麻纤维。     

软黏土小应变本构模型参数研究与应用

小应变范围内土体刚度的非线性特性是土体的重要特性之一,合理获取小应变参数对基坑工程周边环境变形分析至关重要。以上海软黏土为例,采集了该地区的典型黏土层((2)～(6)层)的原状土样进行了试验研究,提出了由常规岩土勘察报告提供的压缩模量E_s1-2确定刚度参数E_oed^ref、E₅₀^ref、E_ur^ref及小应变剪切模量G^ref₀的方法,给出了R_f、m、ν_ur、γ_0.7等参数的取值范围,结合勘察报告提供的c′、φ′等强度参数指标,可以合理得到HS-Small模型的全套参数,上述方法及模型参数已被纳入上海市《基坑工程技术标准》。最后,基于该方法确定的小应变模型参数,对上海深隧排水系统云岭西超深竖井基坑进行了三维数值分析,验证了小应变本构模型在超深基坑工程中的适用性。     

辐照改性制备长支链型高熔体强度聚丙烯流变性能(Ⅱ)拉伸流变

通过辐照法制备了长支链型高熔体强度聚丙烯(LCB-HMSPP),采用Rheotens熔体拉伸流变仪研究了辐照改性PP的熔体强度和拉伸流变行为,讨论了敏化剂含量、辐照剂量、高分子量物质和温度对PP拉伸流变行为的影响。研究结果表明：PP的熔体强度、拉伸应力、拉伸黏度等拉伸流变物理量随敏化剂增加而显著增强,并随辐照剂量呈先上升后下降的趋势,辐照剂量为5kGy时,熔体强度和拉伸黏度到达最大。添加极少量高分子量物质(UHMWPE)也能有效提高PP的熔体强度。LCB-HMSPP的熔体强度活化能显著降低,熔体强度温度敏感性下降,可在较宽的温度范围内表现出较高的熔体强度。     

SMA丝增强SHCC拉伸时的变形和裂纹自回复性能研究

将单根形状记忆合金(SMA)丝埋入应变硬化水泥基复合材料(SHCC)中,采用循环拉伸试验研究SMA丝的预拉伸应变大小(分别为0％、2％、4％和5.5％)对SHCC拉伸应力-应变关系、残余应变回复率、裂纹平均宽度、裂纹回复性等的影响.结果 表明,SMA丝的埋入提高了SHCC的初裂强度、极限强度和极限应变.SMA丝的预拉伸应变较大时,SMA增强SHCC的延性和强度较高.采用加热方法驱动SMA丝可使SHCC的残余应变减小,含预拉伸SMA丝的SHCC试样的变形回复率达到60％ ～ 90％,而含未预拉伸SMA丝的SHCC试样的变形回复率仅为20％～ 42％.SMA丝预拉伸应变增加时,SMA丝驱动后SHCC中裂纹的平均宽度变小.当驱动预拉伸应变为5.5％的SMA丝时,SMA增强SHCC的裂纹平均宽度约为10μm.     

严酷环境混凝土结构耐久性修复材料——应变硬化水泥基复合材料耐久性能研究进展

混凝土耐久性问题是世界范围内所面临的一个难题,劣化混凝土结构由于耐久性不足而亟需修复。应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,简称SHCC)通过采用高模量的PVA(聚乙烯醇)纤维,基于微观物理力学原理优化设计而具有应变硬化特性和高韧性特征。采用SHCC对劣化混凝土结构进行修复,可大大改善其耐久性。概括了SHCC在收缩、疲劳和老化作用下,以及在冻融循环、干湿循环、高碱和氯盐环境中优异的耐久性能,表明SHCC可有效解决脆性的水泥基修复材料短期内再次开裂而导致的反复修补状况,显著延长严酷环境既有混凝土结构的使用寿命。     

中碳冷镦钢的室温压缩变形及其不均匀应变硬化行为

对SWRCH45K中碳冷镦钢在万能材料试验机上进行室温压缩变形,观察了压缩试样表面质量及其内部组织,以及分析了压缩试样侧表面赤道位置的轴向与周向应变。结果表明:该钢在压缩变形过程中,压缩载荷先随位移的增加而稳定增大,当位移大于7. 5 mm时,压缩载荷急剧增大;随压下量的增加,压缩试样的鼓度值先增大后减小。载荷和鼓度值在位移7. 5 mm时,同时出现变化趋势的改变,这是由于压缩变形的不均匀应变硬化所致,即在位移小于7. 5 mm的压缩变形过程中,大变形区位于试样的中心位置,其应变硬化程度高;而在随后的位移大于7. 5 mm的压缩变形过程中,该区将因应变硬化程度高、其进一步变形所需变形力大而不再是变形程度最大的区域,其应变硬化程度的增幅减小,相反此前试样内变形程度小的难变形区和小变形区因应变硬化程度小、其进一步变形的变形力小而产生较大的变形,其应变硬化程度的增幅大幅度增加。     

轧制变形对Mn13组织及性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜和HD-187．5型硬度计对高锰钢在不同轧制应力条件下的组织和性能进行了分析和研究。结果表明：随形变量的增大，位错密度增加，组织中孪晶的数量明显增加，晶粒细化。高锰钢的硬度随着形变量的增加而增大。说明大量的孪晶变形、孪晶和位错之间的交互作用是高锰钢产生应变硬化的主要原因。     

连续球压痕试验检测金属材料应变硬化指数方法的修正

采用连续球压痕试验获取金属材料压入载荷-深度曲线,将该曲线计算转化为表征应力-应变数据并拟合即可得到应变硬化指数n;通过采用材料塑性拓展指数确定材料完全塑性变形区间,采用迭代算法对塑性约束因子进行修正以及考虑压痕堆积效应获得真实接触深度对连续球压痕试验测定n值方法进行修正。采用修正方法得到6061铝合金、6063铝合金、45钢、ST钢、AIF1合金、X52钢、X60钢、SK3钢等8种材料的n值,并与单轴拉伸试验结果进行对比。结果表明:未修正方法得到的n值与拉伸试验结果的相对误差均在10%以上,采用3种方法修正后相对误差减小,除X60钢的相对误差为8.6%外,其他均在5%以下。     

超高韧性水泥基复合材料基本力学性能

超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)是一种中等纤维体积掺量的随机分布的短纤维增强高性能水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲缺口梁断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和断裂性能。试验结果表明,超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右,如此小的裂缝宽度可以有效地阻止侵蚀性物质的侵入,提高钢筋混凝土结构的耐久性。拉伸和弯曲试验测得的超高韧性水泥基复合材料的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm左右。超高韧性水泥基复合材料的抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲缺口梁试验证明,超高韧性水泥基复合材料的峰值荷载和峰值荷载对应变形都较基体有明显的提高。缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,超高韧性水泥基复合材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时超高韧性水泥基复合材料具有对小缺口不敏感的特性。四种试验的结果证明超高韧性水泥基复合材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。