复杂应力状态下船用低碳钢断裂应变的“断崖现象”

文章进行了应力状态的坐标转换,开展了68个低碳钢圆棒拉伸、缺口拉伸、圆柱墩粗、压剪和简单剪切等试样在复杂应力状态下的断裂特性实验,再现了低应力三轴度时断裂应变“断崖现象”,基于Lode角与应力三轴度的联合作用对该现象进行了解释。通过遗传算法,给出了优化后的低碳钢Bai断裂准则参数,并通过比较不同断裂准则预测值与实验值,验证了Bai准则的有效性。     

基于应力三轴度修正的Q345钢J-C失效模型参数研究

开展了Q345钢的缺口拉伸试验和霍普金森拉杆试验,重点分析了应力三轴度和应变率对钢材断裂的影响。考虑应变的时间累积及应力三轴度在最小截面处的空间分布效应,修正了应力三轴度的计算方法。基于缺口拉伸试验和SHTB试验结果拟合了材料J-C失效模型参数。     

船舶焊接钛合金拉伸疲劳断裂机理的研究

通过对TC4钛合金焊接试样拉伸疲劳断裂试验结果及其断口和卸载表面观察分析,发现试样断口上有明显的河流花纹走向和起裂源,并伴有韧窝和韧性条带特征。起裂源常位于断口表面角落附近。其断裂机理是疲劳拉伸载荷作用下,在应力值比较高的时候一些沿层裂纹开始出现并扩展,当疲劳裂纹的长度达到与疲劳外加力所匹配的临界裂纹长度时,突然发生准解理断裂。试样断口呈现出准解理与韧窝断裂的混合特征。     

考虑静偏应力影响的含粉粒砂土循环与循环后特性研究

针对不同粉粒含量砂土,开展了一系列考虑初始静偏应力作用的不排水动三轴试验,对粉砂土循环及循环后特性进行了研究。试验结果表明,在控制相同的状态参数下,试样的循环剪切强度随粉粒含量升高先增大后减小,一般在静剪应力比SSR=0.1处动强度达到最大值。试样循环后的单调剪切强度受其先期循环加载阶段的响应模式和静偏应力大小的影响。当初始偏应力较大或发生残余变形累积循环响应时,试样表现出应变硬化,其在后续单调剪切阶段强度有所提高;而当先期循环阶段试样发生流动破坏且初始偏应力较小时,试样的单调剪切强度将会降低。特别地,当初始静偏应力比较大时,试样在再循环阶段的动强度较其先期动强度有所增大。     

基于临界面理论的焊接结构多轴疲劳寿命评估方法

目前多轴疲劳理论难以用于实际工程中焊接结构的疲劳寿命评估.文章将等效热点应力法与双参数临界面理论相结合,提出了一种能够应用于复杂焊接结构的多轴疲劳寿命评估方法.分别阐述了双参数临界面法的损伤参数、控制方程以及等效热点应力的定义,给出了焊接结构多轴疲劳寿命的评估过程,并应用有限元数值模拟验证了该方法的可行性.     

含平行裂隙白砂岩的三轴压缩数值模拟研究

本文基于相似理论,建立了颗粒流PFC3D模型,对含平行双裂隙的类岩石试样进行三轴压缩试验的模拟,来研究裂隙倾角及岩桥倾角对试样三轴抗压强度的影响,并分析了三轴压缩下试样裂纹延伸扩展破坏规律。结果表明围压会降低裂隙角度对岩体的三轴抗压强度的影响;不同围压下,岩桥倾角与试样的三轴抗压强度变化规律保持一致;在加载过程中,不同裂隙角度试样的起裂区均集中在预制裂隙尖端及两平行预制裂隙间,且裂纹大多始于尖端。     

超高性能混凝土（UHPC）高温力学性能研究进展

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)由于具有超高轴压强度、高韧性和高致密性等优点,受到了工程结构建造与加固领域广泛的关注。未来UHPC在建筑工程领域的普遍应用使得其耐高温力学性能不可忽视。本文对超高性能混凝土高温中和高温后的轴压、轴拉性能、应力-应变关系和断裂能进行了总结,深入分析了超性能混凝土耐高温力学性能的关键影响因素,着重归纳了历经不同高温度下及高温后各参数对超高性能混凝土轴压、轴拉、断裂能以及应力-应变关系的影响规律,指出了当前超高性能混凝土耐高温力学性能需深入研究的方向。     

钙质珊瑚砂液化特性的动三轴试验研究

以海南省三沙市珊瑚砂为研究对象,进行不同应变条件下的动三轴试验,研究了珊瑚砂的液化特性。试验结果表明:轴向应变振幅为0.25%,1%,2%,4%的四组珊瑚砂动三轴试验中,只有应变振幅0.25%下试样没有发生液化。偏应力降低速率Ks(随循环振动周期)与试验应变振幅γ之间符合线性关系,随着振幅的增大珊瑚砂达到液化的振动周期数将会迅速减少。珊瑚砂试验过程中表现出循环荷载作用下的循环活动性,并且随着应变振幅的增加,循环活动强度明显增强。发生液化和未发生液化的应力应变曲线有显著的差异,未发生液化试样的应力应变滞回圈整体形态保持相似性,在经历初始阶段的减小后逐渐趋于稳定的形状。发生液化的珊瑚砂试样滞回圈由类三角形逐渐转变为对称的S形。珊瑚砂动三轴试验得到的应力应变滞回圈的变化可以反映出珊瑚砂试样的塑性变形、卸荷体缩、系统误差等信息。     

高强度钢延迟断裂强度

近年来发生了不少高强度螺栓延迟断裂的情况,因此,李佐在《汽车技术》1982年第8期上介绍了对高强度螺栓用钢延迟断裂特性及其防止研究的结果。对40Cr中碳合金结构钢及20Cr、15MnVB低碳马氏体钢进行了试验。采用缺口试样,缺口形状与螺栓相近。试样在盐炉中加热后淬火,并在不同温度下回火。在室温下进行。采     

二轴低周疲劳载荷下船体裂纹板累积塑性与断裂性能分析

恶劣海况中在多轴高应力、低循环交变载荷作用下,船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏,而且还存在着明显的累积塑性破坏。应变强度因子ΔK_ε、J积分是评估船体结构二轴低周疲劳裂纹扩展断裂失效的重要控制参数。本文重点研究了二轴低周疲劳载荷作用下船体裂纹板的累积塑性规律以及二轴低周疲劳裂纹断裂参数。利用有限元数值模拟分析了二轴低周疲劳载荷下不同平均应力、应力幅和二轴应力比等相关因素对应变强度因子、J积分的影响,为正确评估船体裂纹板二轴低周疲劳裂纹扩展断裂行为提供了基础。     

半潜式钻井平台用钢DH36安定行为试验研究

为了给半潜式钻井平台的安全性和寿命评价提供可靠试验依据,在室温下对半潜式钻井平台用钢DH36钢进行了考虑加载波形、加载速率和应力比影响的多工况单轴棘轮安定试验。结果表明:循环硬化速率随循环周次的增加快速下降,在低于某一值的循环应力作用下,应变将最终趋于棘轮饱和状态;正弦应力波比三角波更快地趋于安定,采用较低的加载速率可以加速材料趋向饱和棘轮状态;峰值应力固定不变时,棘轮应变对应力比历史无明显的记忆性;波形和加载速率对饱和棘轮应变的影响有限,饱和棘轮应变随着应力峰值的增加而增大。     

吹填粉细砂动强度影响因素试验研究

针对汕头东部经济带吹填粉细砂,通过动三轴试验,研究粉粒含量、黏粒含量、初始相对密实度、固结应力、固结应力比对吹填粉细砂动强度的影响规律。试验结果表明,吹填粉细砂动强度随粉粒含量增加而降低,破坏振次相同时,粉粒含量为18%时的动强度为粉粒含量为0时的1/2。动强度在粉粒含量为6%～9%时降低幅度出现突变,相同破坏振次下,降低幅度约为22%。吹填粉细砂抗液化强度并不是随着黏粒含量的增加而单调增加的,临界黏粒含量值为12%。初始相对密实度对吹填粉细砂动强度影响较小。固结应力小于200 kPa时,吹填粉细砂动强度随固结应力的增加而增加;大于200 kPa时,试样已接近最小孔隙比,增加固结应力已不能增大试样密实度,动强度不再增加。当固结比小于2时,吹填粉细砂动强度随固结应力比的增加而增加。     

k_0固结饱和黏土的动剪切模量与阻尼比试验研究

开展一系列k_0固结饱和黏土的动三轴试验,研究了围压、初始静偏应力、加载历史3种因素对动剪模量-动应变(G-γ)和阻尼比-动应变(λ-γ)关系曲线的影响,并利用Hardin Drnevich公式对试验获得的G-γ关系进行了分析。结果表明,k_0固结黏土的G/Gmax-γ曲线与围压无关;G-γ曲线随初始静偏应力水平的增加逐渐下移,λ-γ曲线随初始静偏应力水平的增加逐渐上移;以累积应变作为加载历史的度量,初始动剪模量G′随不同累积应变的增大逐渐减小,并呈现良好的线性规律;不同累积应变条件下的G-γ关系可用初始动剪模量G′作为归一化参数,并具有良好的归一化特性;累积应变对λ-γ关系影响不大。研究成果可为场地的动力特性评价提供必要参考。     

压力容器接管区应变分布模拟试样(ECT)的低周疲劳裂纹扩展

设计了一种含局部减薄半椭圆缺口的紧凑拉伸试样(ECT),以模拟压力容器接管区结构,并对16MnR钢的ECT试样进行了不同应力比的恒幅低周疲劳裂纹扩展试验.结果表明:ECT试样具有类似压力容器接管区的高应变分布场;低周疲劳裂纹扩展速率与由线积分定义计算的循环J积分,△J在双对数坐标中呈良好线性相关,且回归的材料参数与相同材质的高周疲劳试验获得的Paris常数基本一致.     

探究钢纤维再生混凝土常规三轴压缩试验

利用三轴试验机对钢纤维再生混凝土完成单轴压缩与常规三轴压缩试验。试验结果显示,在单轴压缩与三轴压缩试验情况下。在一样的围压之下,钢纤维掺量增多,试件所能够承受的主压应力及轴向应变也会随之增大,并且围压下的应力应变曲线的趋势大致相同;同样掺入量的钢纤维再生混凝土,所能够承受的主压应力以及轴向应力会岁围压的增加而得到相应的增加;15MPa的围压情况下,其峰值应力大概是单轴压缩情况下的峰值应力的3.08到4.13倍;在同样的围压情况下,百分之二的钢纤维掺入量的峰值应力大概是普通的再生混凝土的1.15到1.54倍;15MPa围压的情况下,钢纤维再生混凝土的峰值应变比在单轴压缩情况下的峰值应变增大大约5.98到6.76倍。     

一种基于新非比例因子的多轴低周疲劳寿命预测模型研究

非比例附加强化效应对多轴低周疲劳寿命有着显著影响,其中加载路径引起的非比例度和材料自身的非比例特性是描述非比例附加强化效应的关键因素。论文结合相位角和应变比引起的非比例度提出了简单直观的新路径非比例度;引入了材料静态强化系数代替诸多临界平面模型中的非比例附加强化系数,避免了复杂的试验过程和数据拟合引入的误差,反映了无明显附加强化效应材料自身的非比例特性;综合路径和材料因素的影响提出了新的非比例因子,结合临界平面法建立多轴低周疲劳寿命预测模型,预测了13种材料的多轴低周疲劳寿命。通过与试验数据比较表明,基于新非比例因子建立的多轴低周疲劳寿命预测模型具有较高的预测精度和材料适用性。     

金属基复合材料热机械疲劳寿命影响参数研究

基于细观损伤机理,通过对金属基复合材料在热/机械循环载荷下疲劳破坏的数值模拟,研究了六种参数对疲劳寿命的影响.结果表明:(1)疲劳寿命随着试样尺寸的增大而缩短,但达到临界尺寸,即纤维规模超过25根或者长度超过30倍纤维直径后,疲劳寿命将不受尺寸变化的影响;(2)纤维体积含量影响了材料抗疲劳破坏的能力,疲劳寿命随着纤维体积百分含量的提高而延长;(3)疲劳寿命依赖于纤维强度Weibull分布中形状参数的变化,疲劳寿命随着形状参数的增大而延长;(4)疲劳寿命随着疲劳延性系数的增大而延长,但随着疲劳延性指数绝对值的增大而缩短.     

基于Monte Carlo法的冻融环境下预应力混凝土疲劳可靠度分析

基于预应力混凝土受弯构件冻融循环与疲劳加载交替试验,分别建立冻融环境下混凝土与钢筋疲劳剩余强度退化模型;考虑冻融循环对疲劳损伤的促进作用,在混凝土剩余强度退化模型中引入冻融应力增大系数;基于混凝土与钢筋剩余强度退化模型,从结构体系可靠度角度出发,运用蒙特卡罗法对交替试验的构件进行可靠度计算.研究结果表明:冻融环境下预应力混凝土构件疲劳可靠度呈指数型衰减,可靠度计算结果与百分位秩法结果吻合度较好.     

基于颗粒流法的钙质结核土三轴试验细观模拟研究

既不同于粘性土,又与粗粒土有较大差别,钙质结合土在强度和硬度方面上存在特殊性。本文基于PFC颗粒流法对钙质结核土的三轴试验进行数值模拟,从细观的角度解释钙质结核的存在对土体强度的影响。研究发现,在加载不同阶段钙质结核和粘性土起到不同的作用。在低应变下,试样的压缩以细颗粒间孔隙的压缩为主。在高应变下,试样的压缩主要以钙质结核间的移动、相对位置的重新排布为主。对于颗粒接触应力来说,在低应变阶段,试样两端颗粒的接触力较为集中,处于弹性阶段,包裹钙质结核的粘性土主要起到限制钙质结核移动的作用。在高应变阶段,试样中的钙质结核紧密接触,起到骨架作用,试样中的接触力主要是通过钙质结核来进行传递,这种应力传递方式较纯粘土和粗粒土均有所不同。     

不同加载方式下土石混合体抗压强度的规律性研究

土石混合体的非均匀性决定了其在等应力(柔性)以及等位移(刚性)两种加载方式下的力学性能的不同。基于CDEM软件及块石随机生成算法,分别采用等应力和等位移两种加载方式,对土石混合体的单轴压缩进行了数值分析,得到了不同加载方式下土石混合体单轴抗压强度随含石率的变化曲线。结果表明:1)土石混合体等应力加载的抗压强度较等位移加载的抗压强度低,且随着含石率的增加,两者差异逐渐增大;2)两种加载方式下,土石混合体的单轴抗压强度随着含石率的增加而增加,且含石率超过30%后强度增加速率加快;3)随着含石率的增加,土石混合体的宏观应力应变曲线呈现强化趋势。