钢纤维混凝土断裂性能的试验研究

钢纤维混凝土由于能有效地改善混凝土材料的力学性能,在道路工程中得到了较多的应用。文中对钢纤维混凝土在不同纤维含量、不同试件宽度以及不同初始裂缝深度下的断裂性能进行了试验研究。研究表明钢纤维混凝土的临界应力强度因子KIc和临界J-积分JIc与试件宽度无关,但随着初始裂缝深度的增加而减小。     

断裂力学用于估算大型螺旋桨寿命的探讨

经测定六种制造螺旋桨常用的铜合金材料的断裂韧度及裂纹亚临界扩展速率,提供了确定叶片在弯曲下临界裂纹尺寸,以及裂纹亚临界扩展寿命的估算。对“大庆62号”断桨的寿命作了计算,大致与使用时间相符合。     

船体结构表面裂缝在应力腐蚀耦合作用下的扩展机理数值研究

用数值方法研究了船体表面微裂缝在海水腐蚀以及外荷载耦合作用下扩展的机理.实验表明,在给定材料和腐蚀环境的条件下,外荷载越小,微裂缝扩展并最终导致材料断裂破坏过程越长;但当荷载小于某个值(门槛值或称疲劳极限)时,这种延迟的腐蚀断裂破坏现象可以避免.为研究方便,文中假设了在腐蚀环境中工作的材料为各向同性材料.根据数值计算结果,共发现了三种可能的裂缝扩展形式,并证实了导致腐蚀疲劳断裂临界条件的存在性.最后通过计算,针对不同材料以及不同环境条件,勾勒出导致腐蚀疲劳断裂相应的临界条件曲线.     

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。     

矩形窄缝加热通道低流速工况下临界热流密度试验

针对矩形窄缝加热通道开展低流速工况下临界热流密度(CHF)试验研究,获得矩形窄缝加热通道临界热流密度及参数影响规律.研究结果表明:在矩形窄缝加热通道低流速工况下,临界发生时的加热元件壁面温度会发生飞升,矩形窄缝加热通道临界热流密随系统质量流速增大而增大,随系统压力、质量含汽量、进口温度增大而降低;研究获得CHF计算关系...     

有效应力强度因子范围门槛值与载荷比关系的研究

不同载荷比下的有效应力强度因子范围门槛值△Keff.th往往被看作一个常数,然而疲劳实验数据结果通常散落在一个较窄的带宽范围内,而不是所期望的一条曲线。另外,基于改进的McEvily模型对△Keff.th进行的灵敏度分析表明△Keff.th对疲劳裂纹扩展率具有重要的影响,尤其是在占有大部分疲劳裂纹扩展寿命的近门槛值区域。因此,文章认为不同应力比下的△Keff.th为变量,并且通过三个方面对△Keff.th与应力比R的关系进行了深入的研究:(a)Schmidt和Paris提出的一个关于△Keff.th的简化模型和相应的试验数据;(b)基于传统的裂纹完全闭合概念的△Keff.th试验数据;(c)基于裂纹局部闭合模型的△Keff.th,p试验数据。分析结果表明,在应力比低于临界应力比时,随着应力比的增加,有效应力强度因子范围门槛值也相应增加;而应力比高于临界应力比时,有效应力强度因子范围门槛值随应力比的增加而减小。另外,通过对试验数据的曲线拟合分析表明,Lorentz分布能很好地描述相应的试验数据。     

烟台港龙口港区防波堤波浪断面试验研究

模型按重力相似准则设计,根据试验场地、现有块体重量及试验要求,4个断面选用不同长度比尺。采用新型吸收式造波机造波并选用合适的波谱按《波浪模拟规程》要求进行率波,进行了3个斜坡式断面和1个直立式沉箱断面的稳定性、越浪量及堤后次生波试验,针对沉箱断面进行了测力试验。试验结果表明在各种试验工况组合下,0+190 m断面(+6.0 m)和0+1 451.3 m(+7.0 m)断面各部分均保持稳定,随堤顶高程的增加,越浪量及堤后次生波明显减小;0+750 m断面和0+800 m断面顶高程为+7.0 m断面在极端高水位重现期50 a不规则波连续作用3 h后栅栏板失稳,增至+8.0 m后,栅栏板为临界稳定,其他部分保持稳定。     

用简化的水平条分法分析加筋土挡墙的稳定性

针对筋材为可延展性材料的情况,采用简化水平条分法,推导出所需筋材拉力总和的计算公式和临界破坏角的方程式。计算公式考虑了水平和竖直地震力加速度系数、挡墙后填土的黏聚力和内摩擦角、地下水等因素,并且分析了这些因素对临界破裂角、所需筋材拉力总和或者所需筋材拉力总和系数的影响。结果表明,临界破裂角随着挡墙后填土黏聚力的增加或者内摩擦角的增大而增大,随着水平地震力加速度系数的增大而减小;竖向地震力加速度系数对临界破裂角和所需筋材拉力总和的影响与Ling&Leshchinsky的研究结果一致;所需筋材拉力总和系数随地下水位的升高或者孔隙水压力比的增大而增大,随内摩擦角的增大而减小。     

钢纤维混凝土Ⅰ型破坏断裂分析

钢纤维混凝土是拉应力敏感材料,在外荷载作用下,裂纹端部会产生微裂纹形成微裂区。这一特征使线弹性断裂力学不能直接分析钢纤维混凝土的断裂。同时钢纤维混凝土开裂后,钢纤维在开裂区通过提供拉应力,限制裂纹的扩展。针对钢纤维混凝土这两个特征,本文用理论和实验的方法,对钢纤维混凝土I型断裂的裂纹产生和裂纹扩展进行了研究,并得到可用有效裂纹长度代替真实裂纹长度和用闭合力等效钢纤维阻裂作用的结论。最后用线弹性断裂力学方法计算钢纤维混凝土I型断裂的临界应力强度因子和钢纤维拉应力。     

喷淋蚀刻中不锈钢的侧蚀研究

对1Cr18Ni9Ti不锈钢板进行喷淋蚀刻,分析蚀刻深度h、蚀刻初始尺寸D、蚀刻速率、侧蚀率之间关系。实验结果表明,h0.4mm时,蚀刻深度、初始尺寸对蚀刻速率的影响不明显;h0.4mm、D0.5mm时,蚀刻速率随蚀刻深度的增加而减小,初始尺寸越小,减小趋势越明显;蚀刻深度与侧蚀率呈线性关系,而初始尺寸越大,蚀刻深度对侧蚀的影响就越小,并建立了三者之间的关系式。     

风暴潮条件下越浪水体对堤顶附加直墙的作用

为研究极端条件下浅水大波对沿海建筑物的作用,采用物理模型试验的方法,在波浪水槽中开展风暴潮条件下越浪水体对斜坡堤堤顶附加直墙的作用试验,得出波浪作用在堤顶附加直墙上压强分布的规律,并基于动量方程得出越浪量和压强、流速之间的相互关系。结果表明,不同越浪量条件下直墙作用力随时间呈不同的变化规律,当越浪量较小时呈单峰分布,越浪量较大时呈双峰分布;越浪水体对直墙的水平作用力符合韦布尔分布;越浪水体上挑角度先随越浪量增加而增加,当越浪量较大时再随越浪量增加而略微减小,最大值在75°左右。     

船用钢T型焊接接头弯曲冲击性能试验研究

提出了一种船用钢T型焊接接头弯曲冲击性能的评价研究方法,通过落锤冲击试验进行了不同工艺参数下T型焊接接头弯曲冲击试验,确定了不同厚度T型接头的临界弯曲冲击高度.通过对临界载荷下发生断裂的T型接头进行能量分析来研究对T型接头弯曲冲击影响较大的焊接参数,利用扫描电镜分析8 mm T型焊接接头弯曲冲击后的断口形貌和形成机理,通过数值仿真来验证断裂过程和机理.研究结果表明：板厚3、6、8 mm T型接头的临界弯曲冲击高度分别为5、415、550 mm,随着板厚增加,接头弯曲冲击性能提升;在工艺评定参数范围内制成的同一厚度T型接头50°坡口角度试件弯曲冲击性能优于60°坡口角度试件;T型接头从焊缝中间区域发生断裂,随着断裂的扩展,材料韧性逐渐降低.     

基于三维理论的TC4ELI钛合金疲劳裂纹扩展研究

TC4ELI钛合金以其优异的力学和抗腐蚀性能广泛应用于深海耐压结构。在深海交变载荷作用下,钛合金结构的初始微缺陷易发生疲劳扩展,进而会导致灾难性破坏。因此,耐压结构逐渐采用损伤容限设计理念来保证安全。然而,传统的二维损伤容限设计理念过于保守,不利于三维深海耐压结构的轻量化设计。本文对TC4ELI钛合金的疲劳裂纹扩展进行了系统研究,发现在二维理论框架内材料的裂纹扩展速率依赖于试件厚度和应力比。而基于三维断裂理论,同种材料裂纹扩展速率与厚度和应力比无关。在此基础上,将得到的材料常数用于裂纹扩展模拟,实现了不同试件厚度和载荷下的疲劳寿命与裂纹尺寸的准确预测。     

基于平均应变能密度准则的裂纹断裂扩展特性分析

考虑裂纹尖端应力场常数项T应力对裂纹断裂特性的影响,对平均应变能密度准则进行修正,建立混合型裂纹扩展条件计算式。在此基础上,系统分析常数项T应力对Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹断裂判据的影响。结果表明,常数项T应力降低了材料裂纹起裂阻力,且参数|Bα|越大裂纹断裂极限值越低,|Bα|相同时,正T应力要比负T应力更容易发生断裂。基于修正平均应变能密度准则,预测双轴疲劳载荷作用下平板表面Ⅰ型裂纹扩展寿命。结果表明,考虑常数项T应力影响后的疲劳裂纹扩展寿命约为传统疲劳裂纹扩展寿命的49%。     

预裂爆破中爆生裂缝扩展的机理探讨及预裂炮孔间距的设计方法

炸药爆炸产生的爆生裂缝是由爆炸应力波和爆生气体共同作用的结果。文中运用炸药爆炸的应力波理论,计算初始裂纹的长度;然后按照岩石的脆断理论计算爆生裂缝的最终扩展长度,对预裂爆破中爆炸作用过程和裂缝的扩展机理进行分析。同时还讨论了预裂炮孔间距的设计方法,认为在炮孔间距设计时,应考虑原生裂缝的存在。     

考虑裂纹扩展的周向裂纹损伤圆柱壳的极限强度

为了正确评价和预测大型海洋平台结构在疲劳裂纹损伤条件下的承载能力,须要全面、系统地研究圆柱壳这类基本构件在考虑裂纹扩展条件下的极限强度。针对含周向壁穿裂纹损伤的圆柱壳,利用已有的关于弹塑性裂纹及裂纹扩展的理论解析解,通过系列计算,探讨了裂纹初始长度、圆柱壳直径板厚比、材料的临界CTOD、临界CTOA、屈服应力及杨氏模量等参数对极限强度的影响,并就其对各参数的敏感度作了相应的分析。提出极限强度损失系数κ、强度冗余系数λ及裂纹剩余扩展长度ξ等无因次参数,并以此定量地评价由裂纹扩展所引起的结构承载能力的变化。这项研究为进一步合理地评估含裂纹损伤的结构系统整体的极限强度完成了一项基础性工作。     

耐压圆柱壳体的临界失稳压力预测

临界失稳压力是耐压圆柱壳体结构设计和工程应用的关键参数,本文整合了前人的假设条件,通过微元法推导了圆柱壳失稳的应变—位移几何关系,继而应用静力学法求得了圆柱壳的最小失稳波数及对应的临界失稳压力.建立了同时考虑初始几何缺陷和材料非线性的圆柱壳体屈曲分析数值模型,得到的圆柱壳最小失稳波数与理论计算结果相同,临界失稳压力的数值结果与理论结果基本吻合,两者偏差随圆柱壳长径比的增大而减小.案例分析结果显示,与前人理论模型相比,本文理论模型给出的临界失稳压力更加贴近试验结果,但在圆柱壳长径比为1的情况下,理论计算结果与试验结果有一定的偏差,还有待进一步研究.     

掺合料对胶凝材料水化热及混凝土氯离子扩散系数的影响

分别利用水化热测定仪和自然浸泡法研究了掺合料对胶凝材料水化热及对混凝土内氯离子扩散系数的影响,结果表明:单掺粉煤灰或矿渣时,胶凝材料的放热总量和最大放热速率随掺合料掺量的增加而降低,粉煤灰混凝土内的氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加先减小后增大,当掺量为30%时氯离子扩散系数最小,矿渣混凝土的扩散系数随矿渣掺量的增加而降低;复掺粉煤灰和矿渣时,复合胶凝材料的放热总量及最大放热速率均低于单掺粉煤灰或矿渣时的胶凝材料,且放热总量随着复合胶凝材料掺量的增加而降低,复合掺合料混凝土内的氯离子扩散系数随掺量的增加而降低,且均低于同比例单掺粉煤灰或矿渣时混凝土内的氯离子扩散系数.     

船用水润滑斜面平台瓦推力轴承润滑性能研究

结合数值分析和有限元的方法,研究船用水润滑斜面平台瓦推力轴承瓦块倾角和斜面平台比对最小水膜厚度、最大水膜压力、瓦块功耗、摩擦因数、瓦块最高温度和最大热弹性变形的影响。研究表明:最小水膜厚度随瓦块倾角的增加而增加,随斜面平台比的增加而减小;最大水膜压力随瓦块倾角的增加而增加,当斜面平台比为0.8时,最大水膜压力最小;瓦块功耗、摩擦因数和最高温度随瓦块倾角的增加而减小,随斜面平台比的增加而增加;瓦块最大热弹性变形随瓦块倾角的增加而呈先减小后增大的趋势,随斜面平台比的增加呈先增大后减小的趋势。     

AH36钢含裂纹板与加筋板低周疲劳裂纹扩展试验

对AH36钢含裂纹板与加筋板试样,在恒幅和变幅拉伸循环载荷下进行裂纹扩展试验,探讨有无加强筋以及在基本循环中插入单个拉伸过载情况下的低周疲劳寿命及裂纹扩展速率的规律,结果表明,AH36钢对应力比效应较敏感;恒幅循环载荷下,加强筋能有效增大疲劳寿命;在一定范围内过载比越大,过载迟滞效应也越明显,过载的迟滞效应可有效减小裂纹扩展速率。