掺砾黏土动力特性研究进展

综述了掺砾黏土动力特性的研究现状,分析了动剪切模量、阻尼比和动强度的影响因素,提出研究掺砾黏土的动力特性需要考虑材料的细观结构特征,总结了考虑材料细观结构特征的数值方法及分析理论。指出今后需要在掺砾黏土的细观结构特征及其影响因素、细观结构对材料宏观动力性能的影响机理和基于颗粒增强复合材料理论的细观力学模型等方面作重点研究。     

基于同心环形缝隙流理论的纤维编织网增强混凝土抗渗性能研究

通过对压力水作用下纤维编织网增强混凝土(TRC)的渗透试验和扫描电镜(SEM)试验,探究不同水灰比、纤维单丝含量对TRC试件抗渗性能及内部细观结构的影响。研究表明,自由水在压力作用下沿着混凝土基体与纵向纤维束的界面进行定向迁移,TRC的抗渗性能随水灰比及纤维单丝含量增大而减弱。此外,SEM试验表明,混凝土基体与纤维束的界面存在环形裂隙,裂隙宽度随水灰比及纤维单丝含量增大而增大。基于同心环形缝隙流理论,建立压力水作用下TRC试件渗透率的计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

不同退火温度下铁基薄带介观结构的AFM研究

用原子力显微镜(AFM)观测了铁基合金(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)薄带断口的介观结构.通过对310℃退火样品的观测,可以发现薄带的贴辊面区(SRFA)和自由面区(FFA)存在着非常明显的结构差异;而540℃退火样品的AFM观测结果则显示这种差异并不明显.将310℃和540℃退火的样品在HF酸溶液中进行腐蚀,获得不同腐蚀深度的腐蚀表面,再用AFM观测其表面形貌,则发现:在310℃退火样品的腐蚀表面,自由面和贴辊面形貌各自随腐蚀深度的变化而变化,并且两表面形貌之间在腐蚀前期有差异,但后期无明显不同;而540℃退火样品的两个腐蚀表面,则不存在这样的变化和差异.该观测结果与薄带断口观测到的介观结构相符合.造成这种结构差异的原因是经不同温度退火后,薄带内部残留的内应力不同.     

岩石细观结构量化试验研究

岩石是一种多尺度材料,以往的研究大多是在宏观尺度下进行的,由于岩石在外部荷载作用下的断裂乃至破坏是由于处于细观尺度的微裂隙的增长和贯通引起的,所以对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析,对于了解和研究岩石的力学性质有一定的意义.首先,基于损伤理论建立一套岩石细观量化试验方法,利用扫描电镜对四川锦屏大理岩进行观测,得到大量岩石细观结构图片.基于数字图像处理理论,利用区域生长算法对图片进行处理,并编制相关程序实现图像增强和图像分割,从分割后的二值化图像中提取微裂隙的长度、方位角、宽度、面积和周长等细观信息.然后,利用统计学理论对获取到的微裂隙细观信息进行统计分析,得到各参数的统计规律,进一步利用Monte Carlo理论模拟岩石细观结构体积表征单元.最后,依据几何损伤理论得到岩石细观结构体积表征单元的初始损伤张量,将其引入到G.Swoboda的损伤理论中,模拟得到单轴压缩试验和常规三轴压缩试验的应力-应变关系,并与实际试验的结果进行比较.结果显示可以较准确模拟2种力学状态下的应力-应变关系.     

混凝土材料的细观结构数值模拟与性能分析

在细观上将混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆和界面三相介质组成的复合材料,根据体视学原理并应用蒙特卡洛方法模拟出混凝土的二维圆形骨料分布;应用理论公式计算出界面厚度,并将界面看作是包围在骨料外面的一层圆环,在细观上模拟生成混凝土的三相组成;基于骨料随机模型,应用有限单元法提出了混凝土稳态氯离子扩散系数的计算方法并与试验结果进行了对比。结果表明,该模型用于计算混凝土稳定氯离子扩散系数是有效的。     

The effect of microstructure on flow promotion in resin transfer moulding reinforcement fabrics

The resin transfer moulding (RTM) process is becoming increasingly important for the manufacture of continuous fibre-reinforced thermosetting resin matrix composites. The RTM process is a closed mould technique which reduces volatile emissions relative to traditional hand lay-up methods. The fibres, generally as several layers of fabric, are prepared as a preform and laid in the closed mould. The resin is injected, at one or more points, and flows through the mould to form the finished product. In the manufacture of high-performance composite structures, the flow of resin is constrained by the high volume fraction of reinforcement fibres required to achieve the performance. Commercial fabrics are becoming available which are woven with specially designed mesoscale architecture to promote flow of the resin. The flow rates in a series of such fabrics have been studied. The microstructures of the resulting composites have been examined using brightfield optical microscopy. A Quantimet image analyser was used to quantify the structures on both the mesoscale and the microscale. The flow rate has been shown to be related to the presence of both large and more modest sized pore space in the reinforcement architecture.     

不同孔隙率下黄土粒间作用的PFC~(2D)模拟

黄土在宏观上表现出的湿陷特性是由于土颗粒间结构强度遭受破坏造成的,故了解黄土的粒间作用可以揭示其湿陷机理。本文基于离散元理论,利用颗粒流PFC2D软件模拟了不同孔隙率下陕西浐灞黄土颗粒的分布情况和粒间作用。基本再现了天然黄土的细观结构特征,研究了黄土颗粒和接触力的分布情况,采用了最大接触力作为量化参数。分析得出大颗粒间的作用占优势,尤其以团粒组合方式的接触力比点接触大。并随着孔隙率的增大,黄土骨架颗粒由团粒组合方式逐渐过渡到点接触,粒间接触力也明显下降,验证了湿陷性与孔隙率呈正相关结论。其模拟方法为黄土湿陷性研究提供了新的思路。     

三维四向编织复合材料细观组织及分析模型

以四向编织复合材料为对象, 对所建立的单胞组织模型进行了细观组织的实验验证, 所 得结果与理论分析结果吻合较好。证实了所建模型的正确性, 成为三维多向编织复合材料性能分 析与材料优化设计的基础。      

高围压作用下堆石体剪切带形成及相关细观结构演变

为了研究高围压作用下堆石体中剪切带形成及相关细观结构演变,采用自编程序构造3种不同形状的可破碎颗粒簇,随机生成二维颗粒流试样,进行双轴压缩试验.结果表明,轴向应变为6％时,试样由体缩向体胀过渡;轴向应变达到10％以后,试样内部发生了结构性变化.试样中颗粒簇的旋转、移动、破碎以及孔隙率等细观结构演变能清晰反映试样中剪切带...