弹塑性疲劳裂纹扩展的应变累积模型

本文通过实验研究指出，弹塑性疲劳裂纹的扩展，是一个裂尖钝化启裂和裂纹稳定扩展交替进行的过程，其扩展机制为能量累积型或应变累积型，在对裂尖弹塑性应力变应分析的基础上，作者建立了疲劳裂纹扩展的应变累积模型，该模型数学表达式具有半理论，半经验性质，能较好地反映弹塑性疲劳裂纹扩展的物理特征。     

裂纹尖端附近塑性区的正电子湮没效应

本文用正电子湮没原理，通过多普勒效应测量加载条件下４０ＭｎＮｂ优质钢裂尖附近塑性区形状及尺寸。实验表明，正电子湮没技术可准确测定塑性区边界及微区局部应变，这种方法为建立塑变理论模型提供了一种有效的工具。     

裂纹方向压应力对混凝土断裂过程区尺度的影响

针对平行于裂纹方向作用有压应力的无限大板I型中心裂纹问题,基于Muskhelishvil应力函数得出的裂纹尖端最大拉应力和最大压应力确定了修正的莫尔强度理论的适用条件;推导了裂纹尖端微裂区临界值的解析表达式;采用幂函数模型描述的拉应变软化模型,确定了断裂过程区临界值。结果表明应用修正的莫尔强度理论评估混凝土I型裂纹尖端微裂区和断裂过程区尺度是合理的;微裂区和断裂过程区尺度随平行于裂纹方向压应力作用的增加而增加。     

含裂纹的双块式无砟轨道道床垂向振动特性分析

基于线弹性断裂力学理论和车辆-轨道耦合动力学理论,采用有限单元法,建立含道床裂纹的车辆-双块式无砟轨道垂向耦合动力学模型,模型中通过设置奇异等参元来反映三维裂尖应力场、位移场的奇异性,由节点位移外推法得到在列车动荷载作用下道床裂尖的应力强度因子,最后探讨裂纹对道床振动特性的影响。结果表明:在列车动荷载作用下,裂尖附近的应力场强度主要由Ⅰ型应力强度因子控制,裂纹出现张开与闭合的交替状态,裂纹在一次列车动荷载作用下不会发生失稳扩展,但应注意其疲劳扩展导致道床的断裂破坏;裂纹对道床的振动位移和振动加速度影响较小,但对道床的动弯应力和道床下层钢筋的动应力影响明显,会加速道床的疲劳损伤。     

钢轨螺栓孔冷扩张对疲劳寿命的影响

建立了基于钢轨螺栓孔残余应力分布规律的局部应变，并考虑残余应力衰减的疲劳裂纹萌生寿命预测模型。分析了冷扩张对疲劳裂纹尖端应力强度因子分布的影响。结果实验探讨了冷扩张过程对钢轨螺栓孔疲劳寿命的影响方式和效果。结果表明，冷扩张过程所引入的切向残余压应力能保持足够的强度，以对钢轨螺栓孔到显著的防裂和止裂作用。     

基于无量纲法的应变软化围岩的逐步位移法解析

基于Brown等提出的应变软化模型及逐步应变计算方法,采用无量纲分析法,获得基于Mohr-Coulomb准则下的应变软化围岩的应力及位移场分布的无量纲解。与已有理论结果的对比分析表明:采用基于无量纲法的逐步位移法求解软化围岩应力与位移是准确有效的。对支护力及残余区控制系数的影响分析表明:支护力和残余区控制系数的增大会减小围岩塑性区范围。该结论可为隧道支护力大小的设计提供参考。     

芜湖长江大桥索塔锚固区模型试验研究

芜湖长江大桥桥塔拉索锚固区为预应力混凝土箱形结构，无中间梁，索塔锚固区为单箱单室结构，拉索锚固区通过双向预应力平衡强大的拉索水平分力，受力十分复杂，为研究索塔锚固区应力分布状况，检验其抗裂性能，为设计提供科学依据，对芜湖长江大桥斜拉桥主塔锚固区段进行了足尺模型试验，并结合有限元分析，指出了索锚固区应力分布特点，介绍了该桥索塔锚固区模型试验的内容，步骤和方法，并将试验结果与有限元分析计算的结果进行了比较。     

考虑损伤局部性的疲劳损伤研究

从损伤局部性概念出发，讨论了均匀应力应变场中几种重要的局部损伤模型。     

微掺碳纳米管泡沫混凝土特性演化规律研究

为研究以微掺量碳纳米管(CNTs)纤维制备的CNTs泡沫混凝土(CNTFC)作为隧道卸压吸能材料的适用性，联合单轴加载和数字散斑采集技术，通过室内试验研究不同CNTs纤维掺量对CNTFC试件受载变形特征影响规律，并结合SEM-EDS测试技术分析CNTFC试样强度形成机理；针对不同CNTs掺入率CNTFC试件应力-应变、位移场、最大剪应变场演化规律进行研究。结果表明：CNTFC材料极限应变远大于普通混凝土脆性材料的极限应变，随CNTs掺量增加CNTFC试件峰后在保持一定变形条件下仍能提供较高抗压阻力，该特性是围岩支护卸压材料必有性能；提出CNTFC试件变形局部化启动条件分为应变判定条件和应力判定条件，应变判定条件为达到峰值应变的86.7%,应力判定条件为达到峰值应力的80.1%,以应变条件作为CNTFC试件变形局部化启动判定条件更为合理；微观测试结果表明水泥基材料水化产物与CNTs纤维所形成的复杂网络结构使CNTFC试件宏观力学性能得以提高。     

压缩循环加载下缺口裂纹的萌生与小裂纹扩展规律研究

对A3钢和ZG25铸钢进行了压-压疲劳裂纹萌生与小裂纹扩展规律试验，并用弹塑性有限元程序计算了试样缺口根部的应力应变场．得出残余应力的分布规律和随裂纹扩展的变化情况。通过对试验和计算结果进行理论分析，建立了小裂纹扩展的静态模型及数学表达式。缺口残余拉应力是裂纹萌生与扩展的驱动力．而卸载比是最主要的影响因素．     

克什克腾越岭隧道区地应力特征分析

研究目的:通过对克什克腾越岭隧道区地层多样,构造复杂的区域地质特征的分析,重点介绍了水压致裂法在地应力测试中的应用。同时,结合测试结果详细阐述了隧道区地应力的综合特点和可能发生的区域地质问题。研究结论:在克什克腾旗隧道区实际钻孔的基础上,通过应用水压致裂法地应力测试技术,对隧道区地应力大小及存在状态进行了综合分析,得出了隧道区地应力变化规律:(1)最大水平主应力值大于最小水平主应力和垂直应力,以水平应力作用为主。(2)实测最大、最小水平主应力随钻孔深度的增加而逐渐增大,同时,最大水平主应力方向以NEE～SWW方向挤压为主。(3)由于隧道区地应力状态分布均匀,实测地应力值不高,隧道区产生大的岩爆可能性不大。     

钢轨螺栓孔冷扩张后的残余应力分析

针对钢轨螺栓孔冷扩张过程，总结了相关的残余应力预测理论模型和研究结果，给出了一种基于冷扩张过程中应变场测量的半理论半实验应力分析方法，结合磁弹法和应力释放法，从实验的角度，测量并分析了钢轨螺栓孔冷扩张后残余应力场的大小、分布规律，建立了钢轨螺栓孔冷扩张后残余应力场的大小、分布与扩孔率的关系，为制定钢轨螺栓孔冷扩张工艺提供了依据。     

考虑初始应力各向异性弹塑性岩土体小孔扩张解

针对扩孔问题,从扩孔孔周岩土体相似机理出发,基于统一强度破坏准则模拟弹塑性区的本构关系,对初始应力各向异性条件下扩孔问题进行研究.首先,弹性区采用小应变理论分析.而后,基于大应变理论和统一强度破坏准则,利用孔周土颗粒速度与位移的关系,建立速度微分方程.然后,结合相似解技术和边界条件给出扩孔半径比计算公式,再结合弹塑性区的静力平衡方程和应力-应变关系,推导初始应力各向异性和排水条件下弹塑性岩土体小孔弹塑性区应力及极限扩孔压力的理论解析.最后,根据弹塑性区扩孔半径比与归一化极限扩孔压力结果与已有文献结果的比较,证明了本文理论方法的正确性和可靠性.研究结果表明:半径比随初始应力各向异性系数的增大而非线性减小,归一化内压随着初始应力各向异性系数的增大,呈非线性增加.所得结果可为桩基工程、隧道工程和注浆工程的优化设计提供理论指导.     

新老混凝土本构关系理论分析研究

通过对31组共62个试件的普通混凝土、新老混凝土、高性能快速修补混凝土棱柱体全过程受压试验，测得了掺PFAC的高性能快速修补混凝土，普通混凝土，新老混凝土的应力应变全曲线并进行了理论分析和比较，结果表明，新老混凝土的应力应变全曲线中变形的变化率是基本一致的，同时建议了高性能快速修补混凝土、普通混凝土、新老混凝土的应力应变全曲线的统一数据表达式，试验曲线与理论曲线吻合较好。     

掺超细粉煤灰高性能混凝土应力应变全曲线试验研究

对5组132块C60～C80掺超细粉煤灰高性能混凝土试件和2组33块C50～C60普通混凝土试件进行单轴受压试验，测得了其应力应变全曲线并进行了理论分析和比较。给出了掺超细粉煤灰高性能混凝土棱柱体强度、峰值应变、弹性模量与立方体强度的关系，并与普通混凝土进行了对比。掺超细粉煤灰高性能混凝土应力应变全曲线与普通高强混凝土相似；给出了适用于不同强度等级粉煤灰高性能混凝土的受压应力应变全曲线统一数学表达式，其理论曲线与试验曲线吻合较好．     

低体积含量的钢纤维混凝土三折线拉应变软化曲线的确定

以带切口的钢纤维混凝土三点弯曲梁为研究对象,假定钢纤维混凝土的拉应变软化曲线为三折线形式,根据材料基本力学性能指标和初始裂纹失稳时实测的应变分布,建立韧带所在截面的力平衡方程,通过联立方程求解,得到钢纤维混凝土的拉应变软化曲线系数,并可以直接通过韧带上距裂尖第二道应变片拉断时的应变分布和对应荷载,利用弯矩平衡方程验证计算系数的正确性;最后以一低体积含量的钢纤维混凝土试验梁为计算实例,验证了这种方法的可行性。     

UHPC锚固区传力性能试验与拉压杆模型分析

针对公路桥梁中应用2 300 MPa级超高强钢绞线可能导致锚固区劈裂的问题，以预应力混凝土小箱梁的梁端锚固区为研究对象，开展超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）和普通混凝土锚固区传力性能试验并对比二者的抗裂性能，建立三维有限元模型分析锚固区的应力分布，构建静定拉压杆模型分析UHPC超高强预应力锚固体系的劈裂效应。结果表明：应用UHPC超高强预应力锚固体系是可行的；与普通混凝土相比，UHPC锚固区的开裂荷载更高，裂缝发展更缓慢，抗裂性能好；基于静定拉压杆模型，计算得到小箱梁UHPC超高强预应力锚固区内的劈裂力为873 kN，结果偏安全，可用于指导梁端的配筋设计。     

柱形装药爆破作用下岩石破坏分区理论解析

研究柱形装药爆破下岩石破坏分区半径、破坏各区位移应力和周边控制爆破时装药径向不耦合系数计算问题。基于炸药爆轰波的C-J理论和空腔膨胀理论,采用Tresca屈服准则模拟爆破近区的本构关系,利用爆破近区的速度场建立破碎区的动力控制方程,结合径向裂纹区的准静力平衡方程和弹性振动区的应力-应变关系,给出柱形耦合和不耦合装药爆破作用下岩石破坏分区半径及计算点位移应力的理论解析,推导周边眼控制爆破的装药径向不耦合系数和单孔装药量计算公式。根据破坏区半径比的结果与已有文献结果的比较,证明了本文理论方法的正确性和可靠性。     

考虑锚杆加固时围岩较大屈服情况下应力应变非线性解

针对锚杆加固条件下围岩产生较大屈服的问题,通过建立锚杆加固塑性区径向和环向的等效弹性模量计算方法,充分考虑锚杆加固对塑性区弹性应变增量的影响,并基于广义Hoek-Brown强度准则与有限差分原理,提出应力增量法并求得注浆锚杆加固下应变软化围岩弹塑性应力、位移和塑性区半径的数值解.通过与已发表结果的对比,同时结合现场实测...     

离心磨矿机介质冲击应力的试验研究

由于利用现有的实验设备难以对离心磨矿机介质冲击应力进行直接的动态测试，本文试图通过对离心磨矿机介质冲击过程的分析，先从理论上求出介质和衬板间的最大冲击力，最大冲压应力的最大冲击应变。然后通过试验，测出介质和衬板间的实际最大静应变，将理论计算的最大冲击应变与实测值进行比较，从而证明理论公式是否正确。