爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究。研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的。扩展速度最大值达到210m/s,裂纹扩展加速度最大值为9.47Mm/s2,切口端部动态应力强度因子KdⅠ最大值为0.6MN/m3/2。     

气温和水温对静态破碎剂膨胀性能影响的试验分析

为研究水剂比、气温和水温对静态破碎剂膨胀性能的影响,进行了相同条件下5种水剂比和水剂比为0.30时6种气温与3种水温下静态破碎剂的膨胀性能试验,得到了相应条件下的体积膨胀率和拌合物温度-时间曲线。试验结果表明:静态破碎剂膨胀可分为拌合物硬化、裂纹扩展、体积快速膨胀和膨胀速度减慢四个过程。拌合物温度-时间曲线分为温度迅速上升、恒温、继续上升和下降四个阶段。通过对比不同水剂比的体积膨胀率,得出水剂比为0.30时膨胀效果较好;气温为16℃时体积膨胀率较好;采用高水温拌合可加快静态破碎剂的膨胀过程。     

爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究.研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的.扩展速度最大值达到210m/s,裂...     

含单侧预制裂纹梁的冲击动态断裂过程试验研究

利用动焦散线试验方法研究了冲击下预制裂纹梁的动态断裂行为,对比分析了冲击荷载作用下单裂纹与双裂纹试件的应力强度因子、扩展轨迹以及速度、加速度等参数的变化规律。试验结果表明:冲击荷载作用下,含双裂纹且主裂纹在冲击点正下方的试件起裂时间最早,裂纹扩展后期朝向次裂纹方向发生较小的偏移;含Ⅰ型单裂纹的试件起裂时间次之,裂纹扩展路径呈直线;含双裂纹且两条裂纹均偏置于冲击点的试件起裂时间最晚,扩展过程中发生明显的曲裂现象。同时,裂纹扩展过程中曲裂现象越严重,裂纹扩展的最大速度就越小。在落锤冲击试件到试件断裂的整个阶段,应力强度因子一直表现出振荡变化。含双裂纹的试件,在主裂纹扩展中期,次裂纹上的应力强度因子有一个快速下降的过程。     

定向断裂双孔爆破含缺陷介质裂纹扩展的动焦散试验

利用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,进行双孔爆破爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展试验。研究了含水平预制裂纹和竖直预制裂纹的介质裂纹扩展路径、速度、加速度和裂尖动态应力强度因子变化规律。试验结果表明:在爆炸应力波作用下,预制裂纹尖端起裂,并扩展。炸药爆炸后,主裂纹的扩展速度迅速达到峰值,之后开始振荡减小,其加速度呈现波浪起伏式的振荡变化。次裂纹起裂后速度增大至峰值,然后开始减小。主裂纹尖端的动态应力强度因子K_Ⅰ从峰值振荡减小,又振荡增加至第二个峰值,之后振荡减小。次裂纹尖端的动态应力强度因子K_Ⅰ达到最大时,次裂纹起裂,之后K_Ⅰ振荡减小。裂纹扩展的过程中K_Ⅱ基本都小于K_Ⅰ。     

深部岩体中切槽爆破机理实验分析

深部岩体爆破致裂是初始应力场和爆炸动态载荷叠加作用结果,采用动静组合加载试验装置和焦散线实验系统,在PMMA模型试件中施加初始静态应力场和爆炸动态载荷,探讨炮孔切槽与水平方向成不同角度(0°,45°和90°)下,初始应力场对爆生裂纹扩展规律的影响效应。实验结果表明:①初始压应力场中,切槽孔的存在改变了圆形炮孔周边应力集中;②0°角时,初始应力场降低了裂纹尖端应力集中,抑制裂纹的扩展,且应力越大,抑制效应越明显,但不改变爆生裂纹的扩展方向;③45°角时,初始应力场改变了裂纹扩展模式,由Ⅰ型断裂向混合型转变,随着应力越大,Ⅱ型断裂越明显,且裂纹向最大主应力方向偏转;④90°角时,初始应力场提高了裂纹尖端应力集中,促进裂纹的扩展,且应力越大,促进效应越明显,不改变爆生裂纹的扩展方向。研究结果为深部岩体中开展切槽爆破技术提供理论指导。     

含银纹的高聚物裂纹扩展

根据已有的实验结果,考虑银纹损伤演变规律,假设裂尖银纹模型,导出Ⅰ型裂纹准静态下裂纹尖端银纹增长的微分方向和稳态扩展的方程,研究了裂纹长度及其扩展速度随时间的演变规律,初步分析了银纹损伤区平均,应力的变化,对含Ⅰ型裂纹ＰＭＭＡ的寿命进行了探讨。     

煤岩静态破碎剂合理组分及配比实验研究

针对爆破切顶技术受到高瓦斯等特殊环境的限制,提出一种可用于定向切顶的煤岩静态破碎方法。在确定破碎剂基本组成的基础上,利用钢管外测法测出不同组分破碎剂的膨胀压,分析破碎剂水化反应过程中膨胀压的变化规律和各组分对破碎剂膨胀压的影响,确定破碎剂各组分的最佳配比,最后利用所配制的破碎剂进行了C30混凝土试块膨胀致裂试验。结果表明:Ca O是影响膨胀压的主要成分,水泥次之,石膏较小。煤岩静态破碎剂的最佳配比为:Ca O75%、水泥8%、石膏3%、膨润土5%、三聚磷酸钠0.6%、聚羧酸减水剂0.4%、粉煤灰8%。在胀裂试验中,试块逐渐产生细微短小裂纹,随胀裂时间增加开裂宽度和深度缓慢增大,最终试块被胀裂成多块,致裂效果较好,为煤层顶板定向切顶提供了试验基础。     

单向静压下柱状炮孔端部爆生裂纹的扩展规律

高地应力对岩层地下工程爆破动态断裂过程有重要影响。采用数字激光动态焦散线测试系统,研究了不同单向静压下柱状炮孔端部爆生裂纹动态断裂行为,明确了柱状炮孔端部爆生裂纹的扩展规律。结果表明:单向静压越大,端部裂纹平均扩展长度越短,但单向静压下端部裂纹尖端积聚能量的快速释放会导致裂纹初始扩展速度提升;裂纹尖端应力强度因子基本随单向静压增加而递减,单向静压越大,应力强度因子随时间下降越剧烈,裂纹的止裂韧度越高,止裂时间越早;单向静压作用下的爆生裂纹在整个扩展阶段基本表现为I型裂纹,无静压作用下爆生裂纹在扩展初期表现为I型裂纹,中后期表现为复合型裂纹。研究结果对认识静压作用下的柱状炮孔端部破坏机理具有一定意义。     

冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹动态断裂试验研究

以可调速落锤冲击试验机作为试验加载装置,采用数字散斑相关方法作为试验的观测手段,通过搭建高速数据采集系统,对岩石Ⅰ型裂纹在冲击载荷作用下的动态断裂进行试验研究。试验研究了冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹扩展过程位移场的演化特征;分析了岩石在冲击加载速度下裂纹扩展速度以及裂纹扩展距离随时间的变化规律;定量得到了岩石Ⅰ型裂纹动态断裂的裂纹张开角;同时开展了不同冲击加载速度下岩石Ⅰ型裂纹扩展速度的关系研究,研究结果表明,在试验所进行的中低速冲击加载情况下,裂纹扩展速度随着冲击速度的增加而增加,近似呈线性关系。     

起爆方式对岩石爆破裂纹扩展影响的实验分析

为了了解硬岩爆破施工中,提高炸药能量利用率的最佳起爆方式或药包结构,在聚能作用和岩石破碎理论的基础上,分析了空穴聚能、爆轰聚能的聚能作用和爆破裂纹产生机理及准则。通过实验研究了中心雷管、空穴聚能和爆轰聚能的装药方式下爆破裂纹扩展规律。结果表明,3种装药方式下的岩石破碎区范围相差不大,但是中心雷管起爆时岩石径向裂纹较均匀,空穴聚能时在聚能罩的方向上形成较宽、较长的爆破裂纹,爆轰聚能在起爆点中心轴线上形成大的扩展裂纹,虽其宽度和长度均略小于空穴聚能装药,但该方法避免了金属材料的消耗和繁琐的施工工艺。结合红沿河核电站取水隧洞盾构孤石预裂爆破施工,开展的爆轰聚能的工业应用实验表明,采用爆轰聚能爆破技术使孤石强度大幅降低,减少了孤石对盾构机刀盘的磨损,避免了卡钻现象,使盾构机掘进速率提升至10.42mm/min,极大的提高了施工效率。研究结果对起爆技术改进和夹制力大的孤石爆破具有一定的指导意义。     

爆炸法密实砂土地基(Ⅰ)——研究现状

在软基处理的各种方法中,爆炸法处理松散砂土地基以其快速、经济、简单的优点为人们所认同。迄今爆炸密实法应用于地基的处理已有70多年的历史,适合于处理饱和、松散的砂土地基,但在我国地基处理中应用不多也不常见,相应的理论研究和设计方法的研究远远落后于工程实践的要求。本文从爆炸密实法发展简史、加固机理及密实过程、爆炸能量输入与衰减的函数、设计参数、处理效果评价指标等几个方面对爆炸密实法的历史及研究现状进行了回顾,并对已有的研究成果进行了简要的评述。     

A probabilistic static fatigue model for transverse cracking in CFRP cross-ply laminates

This paper presents a delayed-fracture model for transverse cracking in CFRP cross-ply laminates under static fatigue loading. First, a delayed-fracture model for a crack in a brittle material was established on the basis of the slow crack growth (SCG) concept in conjunction with a probabilistic fracture model using the three-parameter Weibull distribution. Second, the above probabilistic SCG model was applied to transverse cracking in cross-ply laminates under static fatigue loading. The stress and the length of the unit element in the transverse layers were calculated with the aid of a shear-lag analysis, taking the residual stress into account. The transverse crack density was expressed as a function of applied stress and time with the parameters in the Paris law and the Weibull distribution function specified, in addition to the mechanical and geometrical properties. Unknown parameters were determined from experiment data gathered in static tensile and static fatigue tests. The reproduced transverse crack density at various applied loads agreed well with the experiment results.     

CORROSION FATIGUE OF MILD STEELS IN A SODIUM NITRATE SOLUTION

Abstract— Cyclic loading of mild steels in 4 N NaNO₃ produces intergranular cracking similar to that associated with stress corrosion cracking at static loads, even when the cyclic loads are below the threshold for cracking under static conditions. However, under some circumstances cyclic loading promotes transgranular crack growth, the velocity of which may increase or decrease with increasing stress intensity factor. The transition from intergranular to transgranular cracking, or vice versa, is determined by the relative velocities of the two modes of failure, that observed having the higher velocity. The suppression of transgranular cracking as the stress intensity factor increases is only observed when the loading involves a compressive component and the effect is explained in terms of corrosion products interfering with the cracking process. Tension-tension loading in nitrates produces crack growth characteristics similar to those observed in oil.     

THE PROBLEM OF SCATTER OF FRACTURE TOUGHNESS DATA

The authors studied the influence of the conditions for growing an initial fatigue crack on the scatter of fracture toughness data determined under static loading. It was found that the values of static fracture toughness for cyclically softening steels at temperatures below the brittle-to-ductile transition are essentially dependent on the degree of the material fatigue damage in the vicinity of the crack tip during the final stage of crack initiation. A method is proposed for evaluating the fracture toughness under static loading which makes it possible to take into account the material damage in the vicinity of the crack tip.     

钢筋混凝土梁静态破裂试验与应变分析

为研究钢筋混凝土构件的静态破裂规律,采用预留钻孔和内部预埋应变砖的方法,进行了钢筋混凝土梁的静态破裂试验。通过内置12个应变砖测得的钢筋混凝土梁内部应变以及梁破裂面的裂缝宽度变化,分析了钢筋混凝土梁在静态破裂过程中的应变变化和破坏形态。试验结果表明:孔内膨胀应力作用下,裂缝优先由孔周边向最小抵抗线方向的自由面扩展;同一排药孔位置的应变大小以及变化趋势大致相同;逐排灌孔的静态破碎方式能够顺利破裂钢筋混凝土构件,构件呈梅花状破裂。研究结果为静态破裂技术在钢筋混凝土工程中的应用提供了试验参考依据。     

几种生物陶瓷材料的裂纹扩展特性

采用破坏力学中的双扭矩实验法，研究了玻璃陶瓷、云母陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷材料分别在大气、水环境中的静负荷和循环负荷下的裂纹扩展特征，阐明了水环境和循环负荷对材料裂纹扩展特性（KI－V特征）的影响。所研究的材料在水环境下的裂纹扩展速度均加快，但玻璃陶瓷和氧化锆陶瓷材料更为明显。在静负荷下这几种材料的裂纹扩展阻力由小到大的次序为：玻璃陶瓷（N－0），玻璃陶瓷（N－11），云母陶瓷，氧化锆陶瓷和氧化铝陶瓷，对于氧化铝和氧化锆陶瓷材料在循环负荷下的裂纹扩展速度均明显加快。     

基于XFEM的RC梁静态破碎研究

建筑基坑内支撑的拆除是影响施工进度的重要因素之一。为提高施工效率,提出一种在钢筋混凝土支撑梁内部沿着梁轴线预埋大直径孔道进行静态破碎的拆除方案。在此基础上,通过扩展有限元方法(ExtendedFiniteElementMethod,XFEM)建立含预埋静态破碎孔(孔径为90mm)的钢筋混凝土梁(截面尺寸为500mm ×500mm)模型,并对其在静态膨胀压力作用下的破碎及裂缝扩展过程进行了模拟分析。模拟结果表明:内支撑梁的静态破碎过程可分为弹性变形、裂缝稳定扩展和裂缝失稳扩展3个阶段;基于虚拟闭合技术,进一步计算得到了复合开裂模式下的应变能释放率,计算结果显示:裂缝扩展以Ⅰ型裂缝为主,当膨胀压力达到19.4MPa时,可实现破碎钢筋混凝土内支撑梁的目的。     

基于XFEM的RC梁静态破碎研究

建筑基坑内支撑的拆除是影响施工进度的重要因素之一。为提高施工效率,提出一种在钢筋混凝土支撑梁内部沿着梁轴线预埋大直径孔道进行静态破碎的拆除方案。在此基础上,通过扩展有限元方法(Extended Finite Element Method,XFEM)建立含预埋静态破碎孔(孔径为90 mm)的钢筋混凝土梁(截面尺寸为500 mm×500 mm)模型,并对其在静态膨胀压力作用下的破碎及裂缝扩展过程进行了模拟分析。模拟结果表明:内支撑梁的静态破碎过程可分为弹性变形、裂缝稳定扩展和裂缝失稳扩展3个阶段;基于虚拟闭合技术,进一步计算得到了复合开裂模式下的应变能释放率,计算结果显示:裂缝扩展以Ⅰ型裂缝为主,当膨胀压力达到19.4 MPa时,可实现破碎钢筋混凝土内支撑梁的目的。     

Environmental dynamic fatigue crack propagation in high density polyethylene: an empirical modelling approach

Part of a programme to study environmental dynamic fatigue crack propagation in engineering thermoplastics is presented. High density polyethylene has been studied in terms of its stress cracking properties under dynamic loading conditions in detergent. This work complements previous investigations on stress cracking in detergent under static loading. The stress cracking was found to vary according to loading conditions and in conclusion, a dependence of crack growth rate on test frequency, amplitude and level of stress intensity factor is reported. An emperical model describing environmental fatigue crack propagation is proposed which adequately represents the experimental results of high density polyethylene, Nylon 66 and which, it is suggested, may be suitable for use with other polymers.