超固结膨胀土抗剪强度特性及边坡稳定研究

天然膨胀土经历长期干湿循环,反复胀缩使其具有超固结性。首先制取了超固结比为1.5的重塑膨胀土三轴样,进行了三轴排水剪切试验,获得了土体的峰值抗剪强度和残余抗剪强度;根据广义塑性剪应变的定义,采用硬化软化型函数建立了抗剪强度发挥值与广义塑性剪应变的函数关系,并引入到FLAC3D中的应变硬化/软化本构模型中,结合强度折减法进行了超固结膨胀土边坡的稳定性分析。结果表明:对于正常固结膨胀土,广义塑性剪应变很小,可采用稳定系数来评价边坡的稳定性;对于超固结膨胀土,应采用广义塑性剪应变和稳定系数来综合评价边坡的稳定性。如果广义塑性剪应变很大,即使稳定系数大于1,此时边坡也发生失稳破坏,说明土体的超固结性对膨胀土边坡的强度和变形影响不可忽略。     

钢轨三维弹塑性滚动接触应力

用有限元法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，分析钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响．模型中考虑了钢轨的几何形状和边界条件，通过在钢轨表面反复施加移动赫兹法向压力和切向力模拟车轮的反复滚动作用．结果表明：最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面，此处易萌生裂纹；钢轨接触表面附近材料塑性变形流线趋势与现场观测到的裂纹方向一致；钢轨材料屈服强度越高，材料的累积塑性变形越小，钢轨的最大残余应力越接近于表面．     

桥梁结构钢裂纹塑性区的研究及应用

为了研究裂纹塑性对裂纹扩展的影响,利用工程简化算法、应力函数法、扩展有限元法对桥梁钢裂尖塑性区的尺寸和形状分别进行了计算;由于平面应力和平面应变情况下尾迹场循环塑性的特性不同,利用不连续扩展有限元对两种情况下尾迹场的循环塑性和塑性累积进行了模拟分析,探讨了裂尖塑性区、循环塑性区的形成和尾迹场产生压应力的机理.研究结果表明:裂尖塑性区尺寸与应力水平（名义应力与屈服极限的比值）的平方成正比,当应力水平大于0.4时,裂尖塑性区尺寸需要考虑应力水平的影响;裂尖塑性区的形状以蝶形向前伸展,使裂纹尾迹场免受裂尖高应力场的拉伸作用,有利于裂纹闭合;裂尖塑性区存在材料的逆向流动,在循环塑性区裂纹表面的塑性累积产生压应力效应有利于裂纹提前闭合,这种塑性诱发的裂纹提前闭合对研究变幅加载、过载引起的裂纹扩展滞后有重要意义.      

纯铝的多轴非比例循环塑性行为实验研究

为纯铝材料进行了４种应变路径和２种轴向应力－扭转剪应变组合路径的非比例循环试验,揭示了纯铝在非比例循环加载下塑性应变率方向和塑性模量的演化特征;分析了纯铝的多轴棘轮行为。得到了一些有意义的结果。     

聚碳酸酯板Ⅰ型裂纹尖塑性区实验研究

用国产聚碳酸酯板,制成中心Ⅰ型裂纹试样,在同步坐标偏光仪中测量了不同载荷水平下裂纹尖的塑性区尺寸rp,所得实验结果与Irwin塑性区模型和Dugdale塑性区模型进行了比较.结果表明:裂纹尖塑性区尺寸rp分三个阶段依次吻合于Irwin平面应力模型、Irwin平面应变模型和Dugdale模型.     

Ⅰ型裂纹稳定扩展裂尖塑性区研究

运用FRANC2D/L软件分别对6.35 mm和2 mm两种厚度Arcan试件的Ⅰ型裂纹稳定扩展进行数值计算,研究了该软件的网格划分技术对计算结果的影响,发现该软件的计算精度主要受裂纹区的网格密度影响（当裂纹面单元与裂纹每步扩展单元尺寸一致时,计算精度好）.通过分析有效应力,研究了材料、裂纹扩展长度及试件厚度对裂纹尖端塑性区尺寸的影响.研究结果表明,材料的屈服应力越大,其裂尖塑性区尺寸越小;塑性区尺寸随裂纹扩展长度的增加,先增大后趋于不变;塑性区的形状与板厚或边界有关,6.35 mm厚的母材及3种焊接板材塑性区成扩散型,2 mm厚的母材成Dugdale模型,25.4 mm以上厚度母材成平面应变模型;裂纹启裂时,塑性区随着厚度的增加而减小,最终不变.     

聚碳酸酯板Ⅰ型裂纹尖塑性实验研究

用国产聚碳酸酯板,制成中心Ⅰ型裂纹试样,在同步坐标偏光仪中测量不同载荷水平下裂纹尖的塑性区尺寸ｒｐ,所得实验结果与Ｉｒｗｉｎ塑性模型和Ｄｕｇｄａｌｅ塑性区模型进行了比较,结果表明：裂纹尖塑性区尺寸２ｒｐ分三个阶段依次吻合于Ｉｒｗｉｎ平面应力模型、Ｉｒｗｉｎ平面应变模型和Ｄｕｇｄａｌｅ模型。     

表面裂纹的裂纹张开位移计算

本文将线弹簧模型扩展用于计算表面裂纹的裂纹张开位移。应用余能方法以及二维 静止单边裂纹的纵剖面假定,得到了半解析形式的单边裂纹的全塑性CM习D、coD及 CTOD表达式。采用该方法对受均匀拉仲的半椭圆表面裂纹平板进行了计算,所得弹 塑性CTOD与实测值吻合较好。      

钢轨踏面疲劳裂纹扩展行为分析

根据试验观察的裂纹尖端特征,建立了钝形疲劳裂纹模型,以裂纹尖端位移为断裂参量,分析了U75V钢弹塑性情况下踏面疲劳裂纹扩展特性。结果显示：踏面疲劳裂纹尖端有较大的塑性区,应采用弹塑性断裂力学理论分析踏面疲劳裂纹的扩展行为;裂纹尖端滑动位移受轮轨力、轮轨摩擦系数和裂纹面摩擦系数影响,其中裂纹面摩擦系数对裂纹尖端滑动位移影响最大。裂纹尖端张开位移主要受轮轨力和轮轨摩擦系数影响。利用塑性复合系数分析踏面疲劳裂纹扩展特性,认为踏面疲劳裂纹主要以Ⅰ／Ⅱ复合型扩展方式扩展。     

镍基合金中铌对焊接质量的影响

用可调拘束高温裂纹试验机对镍基合金的高温裂纹敏感性进行研究,发现金元素Nb的含量对镍基合金的凝固裂纹敏感性不大,但对镍基合金的高温失塑裂纹敏感性有影响,当Nb≤0.38或Nb>5.87时,镍基合金有高温低塑性裂纹倾向,当5.87>Nb>0.38时能避免高温低塑性裂纹。     

I型平面应力有限宽裂纹板弹塑性分析

采用线场分析方法对受单向均匀拉伸的理想弹塑性Ｉ型平面应力有限宽中心裂纹板条进行了分析，完全放弃了小范围屈服条件，得出了塑性应力场，塑性区长度，弹塑性边界单位法向量在裂纹线附近足够精确的解答。当板宽趋于无限大时，即可得到相应的无限大裂纹板的解答。     

高模量PVA纤维混凝土早期收缩及抗拉试验研究

为减少或消除混凝土早期塑性收缩开裂,在常用的控制混凝土裂缝方法的基础上,探讨了添加PVA纤维控制混凝土裂纹的可行性。采用平板法塑性收缩试验和劈裂抗拉试验,对比研究了直径为14μm的,不同掺量的高模量PVA纤维混凝土抗收缩性能。研究结果表明:当PVA纤维体积掺量为0.6%时,可消除早期塑性收缩裂纹,提高混凝土的抗拉强度。     

爆炸焊复合材料断裂行为的研究

本文通过标准 COD 试验,研究了 B 30+QT 钢复合材料的焊接接头中裂纹不同取向时的断裂行为。提出了界面附近的“裂纹尖端塑性区畸变”模型。利用扫描电镜研究,得出结论:复合界面处的剪切破坏是“裂纹抑制”作用的重要原因之一。     

极端高温、荷载耦合作用下沥青路面结构剪应变分析

利用有限元软件,从标准荷载下极端高温日沥青路面剪应变、超载、极端高温下沥青路面结构剪应变、沥青层厚度对极端高温下结构剪应变影响、半刚性基层模量对极端高温条件下沥青路面结构剪应变影响、中面层改性对沥青路面结构剪应变影响五个方面,对极端高温、水平荷载作用下路面结构剪应变进行了计算与分析。     

水轮机转轮裂纹的焊接修复

目前转轮制造材质均采用马氏体不锈钢,而此类型钢的强度较高,韧性、塑性较差,导热性差,焊接残余应力大,焊后容易出现冷裂纹。分析了马氏体不锈钢转轮在电站运转一段时间后产生冷裂纹的原因及特点,提出了用三相焊接材料修复电站转轮裂纹的切实可行的焊接修复工艺措施,并取得了良好的效果。对同类型材料其他工件的裂纹焊接修复具有一定的指导作用。     

Ⅰ—Ⅱ混合型裂纹相变增韧分析

采用压力敏感准则和权函数法相变增韧陶瓷Ⅰ－Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明：相变对静止裂纹有负屏蔽效应,并随KⅡ／KⅠ的比值增大而增大;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数和有关外,还随KⅡ／KⅠ的比值增大而减小。     

含裂纹结构剩余疲劳寿命循环J积分工程评估方法

以弹塑性断裂理论为基础,利用EPR I工程方法计算ΔJ,拟合出16Mn钢的疲劳裂纹扩展率公式,并推导出含裂纹结构剩余疲劳寿命评估的循环J积分工程计算公式,为含裂纹结构在塑性应变条件下剩余疲劳寿命评估提供一种计算方法。     

浅埋小净距隧道开挖顺序优化研究

以某高速公路浅埋小净距隧道建设为工程背景,通过数值模拟的方法,对不同开挖顺序对空间围岩位移、塑性剪应变、应力的影响进行对比分析,可知“先开挖、支护一侧隧道,然后再开挖另一隧道内侧”是比较优化的施工方案,这可为类似隧道优化设计和施工提供科学依据。     

浅埋小净距隧道开挖顺序优化研究

以某高速公路浅埋小净距隧道建设为工程背景,通过数值模拟的方法,对不同开挖顺序对空间固岩位移、塑性剪应变、应力的影响进行对比分析,可知"先开挖、支护一侧隧道,然后再开挖另一隧道内侧"是比较优化的施工方案,这可为类似隧道优化设计和施工提供科学依据.     

对经典的Ⅲ型裂纹封闭形式弹塑性解的若干质疑

本文通过在裂纹线附近及裂纹面附近的分析表明，著名的Ｈｕｌｔ－ＭｃＣｌｉｎｔｏｃｋ封闭形式弹塑性解仅为在小范围屈服条件下一不恰当的特解。这一解在裂纹线附近的展式与线场的精确解存在较大差异；并且，这一解不能描述裂纹面附近的弹塑性场；此外，这一解导致了塑性应变的奇异性。