PVC建筑膜材拉伸异向性能研究

以PVC建筑膜材料的单轴向拉伸试验为研究基础,对偏离基材经向0、15、30、45、60、75°和90°七个面内方向的拉伸性能进行测试和分析。结果表明:膜材为典型的正交各向异性材料,其不同方向上的抗拉强度、断裂伸长率、初始模量和断裂功均有较大差异,且正交各向异性弹性理论对膜材的初始模量具有较好的预测。在膜结构的裁剪分析中,应尽量使0°或90°方向上的膜材处于主轴受力方向,避免15°和45°方向上受较大的力,以免其遭到破坏。     

PVO建筑膜材拉伸异向性能研究

以PVC建筑膜材料的单轴向拉伸试验为研究基础,对偏离基材经向0、15、30、45、60、75°和90°七个面内方向的拉伸性能进行测试和分析。结果表明：膜材为典型的正交各向异性材料,其不同方向上的抗拉强度、断裂伸长率、初始模量和断裂功均有较大差异,且正交各向异性弹性理论对膜材的初始模量具有较好的预测。在膜结构的裁剪分析中,应尽量使0°或90°方向上的膜材处于主轴受力方向,避免15°和45°方向上受较大的力,以免其遭到破坏。     

复合岩层变形及强度特性卸围压试验研究

探索了复合岩层类岩石试样的制作方法,对不同倾角复合岩层试样进行了常规三轴加载和卸围压试验.基于卸围压试验结果,研究了卸载速率对复合岩层试样的极限承载强度和实时围压的影响规律,分析了层理面倾角与复合岩层试样强度变形参数之间的关系,揭示了复合岩层试样在加轴压卸围压过程中的变形破坏机理,讨论了不同卸载速率下复合岩层试样的破坏模式.得出初始围压为15MPa且在同一卸载速率下,θ=0°～90°试样的极限承载强度随层理面倾角的增加出现先降低后升高,最小值均发生在θ=60°试样.θ=0°试样在卸载速率逐渐增加时,破坏模式从与弱面交叉的剪切破坏逐渐转变成与弱面交叉的拉伸破坏;θ=15°～30°试样均为与弱面交叉的拉伸破坏;θ=45°～75°试样均为沿节理面滑移破坏;θ=90°试样均为与弱面交叉的剪切破坏.     

应变速率对低合金高强钢力学性能的影响

针对HC340LA、HC420LA两种低合金高强钢,研究了准静态和高速拉伸时不同应变速率对其拉伸行为的影响。研究发现,低合金高强钢HC340LA在应变速率ε=5 s-1时,延伸率和抗拉强度分别比准静态下的相应数据增加67%和27.9%;而在应变速率ε=200 s-1时,延伸率和抗拉分别比准静态下的相应数据增加16.7%和25%。低合金高强钢HC420LA在应变速率ε=5 s-1时,延伸率和抗拉强度分别比准静态下的相应数据增加38.5%和16%;在应变速率ε=200 s-1时,延伸率和抗拉强度分别比准静态下的相应数据增加6.4%和18.34%。也就是说,与准静态拉伸相比,高速拉伸状态下的两种低合金高强钢材料具有更好的塑性、更高的抗拉强度和较高的屈强比,同时材料的塑性和抗拉强度随着应变速率的增加呈下降趋势,200 s-1以上的应变速率对低合金高强钢材料塑性的提高并没有多大贡献。     

经编织物气囊蒙皮梯形撕裂行为及破坏机制

为研究气囊蒙皮梯形撕裂行为及其破坏机制,针对典型经编织物气囊蒙皮膜材,考虑其纱线细观结构及材料非线性,建立系列参数下膜材梯形撕裂数值模型。首先,将得到的数值结果与试验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。其次,通过数值模拟结果分析了梯形撕裂的破坏形态及典型偏轴角度下的撕裂破坏历程。然后,探讨了膜材梯形撕裂力学行为及与破坏强度受切缝长度及纱线偏转等关键参数的影响机制。最后,纳入剪切影响因素,提出了梯形偏轴撕裂破坏强度预测理论。结果表明：裂缝邻域内应力集中翼型区域形状、范围的变化对撕裂扩展方向、撕裂抗力起控制作用,而切缝长度及纱线偏轴是影响应力集中翼型区形状演变的主因;缘于裂缝长度可干扰膜面外变形、裂纹前端区域形态及其纱线应力水平,随裂缝长度增加,断裂位移下降明显,而在轴初始撕裂抗力非减反增;纱线偏转可对翼型区及纱线受载水平施加复杂效应,纱线偏转角度的增加导致撕裂强度呈倒“V”型规律。所得结论及研究方法可为经编织物气囊蒙皮裂纹止裂分析及气囊结构安全性评估提供有益参考。     

纳米尺度拉伸变形行为的分子动力学模拟

为了研究单晶面心立方材料在纳米尺度下的拉伸变形机理,采用分子动力学方法模拟了单晶Cu的拉伸变形过程,并研究了不同温度、不同应变速率对其拉伸变形行为的影响.结果表明:不同温度对单晶Cu屈服强度影响明显,温度越高,屈服强度越低;不同应变速率对拉伸过程的弹性变形和屈服机理没有影响,但对塑性变形影响大,应变速率越大,屈服强度越大.     

正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

微波对核桃壳体材料拉伸力学性质的影响研究

以刚采摘的新鲜核桃为研究对象,进行了微波核桃破壳试验,破壳率达到87.65%;同时研究了微波作用对核桃壳体材料拉伸力学性质的影响,结果表明:微波处理后,核桃壳体材料弹性模量、抗拉强度等力学性质指标与处理前比较无明显变化.另外,还对核桃整壳拉伸力学性质进行了测定,获得了核桃壳缝合线处的拉伸强度极限值为1.47 MPa,为确定核桃微波破壳所需的膨胀压力提供了参考依据.     

粘性土单轴拉伸破坏准则试验研究

通过常规指标对土体抗拉强度的评价,建立土体单轴拉伸破坏准则,利用自主研发的新型单轴拉伸测试系统对压实粘土开展了试验研究,并从两个层面建立了粘性土抗拉强度的表达式。研究结果表明,随着压实度的增加,抗拉强度线性增加;随着含水率的增加,抗拉强度先增加后减小。抗拉强度与粘聚力之间大致呈现线性关系,所建立的拉伸破坏准则可以较好的对土体抗拉强度进行评价。     

花岗岩和混凝土动态拉伸性能研究

为了研究岩石类材料在高加载率下的动态拉伸性能,利用纯铜波形整形器改进后的分离式Hopkinson压杆装置(SHPB),在不同加载率下分别对花岗岩和混凝土试件进行了动态巴西圆盘实验.基于实验结果,分析了岩石类材料的动态拉伸破坏时间、劈裂破坏模式、动态拉伸应变和拉伸应力的加载率相关性规律.通过对比研究表明岩石类材料在高加载率下抗拉强度的加载率敏感性远大于其抗压强度,混凝土的动态力学性能的加载率敏感性大于花岗岩.     

胶结充填体力学特性的加载速率效应试验

为探究胶结充填体在不同加载速率状态下的力学参数变化规律及其破坏模式,采用数显式压力机分别对2.0、4.0、6.0、8.0 mm/min这4种加载速率下的胶结充填体开展单轴压缩试验.试验结果表明:在2.0~8.0 mm/min加载速率范围内,加载速率对于胶结充填体的抗压强度值和割线模量均具有明显的强化效应,且峰值抗压强度值和割线模量随加载速率增大而增大.峰值抗压强度与加载速率呈多项式函数规律,而割线模量与加载速率则呈指数函数分布规律.且随着加载速率增大,胶结充填体试件破坏形式表现为拉剪混合破坏向单一剪切破坏形式逐渐转化.研究结果揭示了胶结充填体的力学特性加载速率效应,为研究充填体破坏机制提供一定的参考依据.     

混凝土单轴动态抗拉特性的试验研究

在应用过程中,混凝土结构肯定要受到动态荷载的作用,而混凝土材料的动态力学特性与静态情况下有非常大的区别.为了考察动态荷载作用下混凝土的抗拉特性,本文应用MTS试验机,对C40混凝土在应变速率为10-5/s～10-2/s范围内进行单轴动态拉伸试验,系统研究了不同应变速率下混凝土的抗拉强度、弹性模量、峰值应变等抗拉力学特性,并分析了应变速率对混凝土抗拉强度、弹性模量等的影响规律.试验结果表明:混凝土抗拉强度、弹性模量会随应变速率的增加而增加,泊松比离散性比较大,规律不明显,动态受拉应力应变曲线与静态相似.这些成果可以为混凝土的结构设计提供技术参数.     

采动影响下厚湿陷性黄土层拉伸裂缝预测研究

在受到采动影响下,为了预计湿陷性黄土地表生成裂缝的区域,提出了湿陷性黄土极限抗拉强度与采动影响而形成的拉伸变形相结合的方法,判断地表生成裂缝的区域.如果在采动影响下的拉伸变形量大于湿陷性黄土极限抗拉强度,则在该区域生成地表裂缝,否则不生成裂缝.利用概率积分法求得移动变形分量,并推导出了最大拉伸变形和最小压缩变形;根据黄土的力学参数,求得地表产生裂缝的极限抗拉变形.以常村矿为例,得到在该工程地质条件下,地表产生最小拉伸变形为3.9 mm/m,裂缝角为60°.     

Physical and mechanical properties of sandstone containing a single fissure after exposure to high temperatures

In order to investigate the physical and mechanical properties of sandstone containing fissures after exposure to high temperatures,fissures with different angles α were prefabricated in the plate sandstone samples,and the processed samples were then heated at 5 different temperatures.Indoor uniaxial compression was conducted to analyze the change rules of physical properties of sandstone after exposure to high temperature,and the deformation,strength and failure characteristics of sandstone containing fissures.The results show that,with increasing temperature,the volume of sandstone increases gradually while the quality and density decrease gradually,and the color of sandstone remains basically unchanged while the brightness increases markedly when the temperature is higher than 585 ℃;the peak strength of sandstone containing fissures first decreases then increases when the temperature is between 25℃and 400℃.The peak strain of sandstone containing fissures increases gradually while the average modulus decreases gradually with increasing temperature,and the mechanical properties of sandstone show obvious deterioration after 400 ℃.The peak strain of sandstone containing fissures increases gradually while the average modulus decreases gradually with increasing temperature;with increasing angle αof the fissure,the evolution characteristics of the macro-mechanical parameters of sandstone are closely related to the their own mechanical properties.When the temperature is 800 ℃,the correlation between the peak strength and average modulus of sandstone and the angle α of the fissure is obviously weakened.The failure modes of sandstone containing fissures after high temperature exposure are of three different kinds including:tensile crack failure,tensile and shear cracks mixed failure,and shear crack failure.Tensile and shear crack mixed failure occur mainly at low temperatures and small angles;tensile crack failure occurs at high temperatures and large angles.     

双相钢HC420/780DP动态力学性能及其本构模型研究

在应变率分别为0.001、0.100、1.000、10.000、100.000 s^－1和200.000 s^－1的条件下,测试了双相钢HC420/780DP的高速拉伸性能,研究了其在不同应变率下的动态力学行为,得到了不同应变率下的真应力?真应变曲线,分析了其屈服强度、抗拉强度、流变应力以及断裂延伸率随应变率的变化规律。结果表明,随着应变率的升高,双相钢HC420/780DP的屈服强度、抗拉强度和流变应力均有所升高,断裂延伸率呈现先升高后降低的趋势。另外,基于Johnson?Cook本构模型,建立并修正了双相钢HC420/780DP与动态应变率相关的塑性本构模型,并验证了修正后的模型。结果表明,通过修正得到的本构模型与试验曲线拟合效果较好。     

复合材料层合板斜切型挖补修理试验

为研究拉伸载荷作用下不同挖补角和附加层数对复合材料胶接挖补修理接头刚度、强度、失效模式及关键位置应变变化的影响,开展了复合材料层合板斜切型挖补修理接头拉伸试验.采用一种碳纤维织物增强树脂复合材料作为母板与补片材料,一种改性环氧树脂胶膜作为胶层材料,设计了斜切挖补角分别为1.8°、2.6°、3.5°、4.4°,附加一附加层或二附加层的斜切型挖补修理试验件.拉伸试验结果表明,在1.8°至4.4°挖补角范围内,所研究的接头刚度和强度随挖补角的增大而减小.附加层数的增加能够有效提升接头的刚度及强度.接头的失效可以概括为四种模式,与挖补角及附加层数目相关。接头关键位置点的纵向应变变化能够动态反映接头的失效过程.     

灌浆缺陷对半灌浆套筒连接件强度的影响

为研究半灌浆套筒连接件受灌浆缺陷影响的规律,对含端部、中部和均布灌浆缺陷及灌浆饱满的连接件进行单向拉伸试验,通过有限元软件分析研究灌浆缺陷类型和缺陷尺寸对连接件拉伸强度的影响。结果表明:灌浆缺陷导致半灌浆套筒连接件拉伸强度降低,相同尺寸的均布缺陷对C25 连接件拉伸强度影响最大,中部缺陷次之,端部缺陷最小。随着灌浆缺陷长度的增大,含灌浆缺陷连接件的破坏形态均由钢筋拉断破坏转变为钢筋拔出破坏。并且,连接件屈服强度和极限抗拉强度的降低速率与灌浆缺陷类型相关,含均布缺陷的连接件降低最快,含端部缺陷的连接件最慢。为确保C25 半灌浆套筒连接件满足I 级接头要求,含端部、中部和均布灌浆缺陷的连接件钢筋最小锚固长度分别为125、150 和175 mm。     

A numerical simulation study on mechanical behaviour of coal with bedding planes under coupled static and dynamic load

To investigate the bedding influence on coal mechanical behaviour in underground environments such as coal or rock burst, simulations of dynamic SHPB tests of pre-stressed coal specimens with different bedding angles were carried out using a particle flow code 2-dimensional(PFC2D). Three impact velocities of 4, 8 and 12 m/s were selected to study dynamic behaviours of coal containing bedding planes under different dynamic loads. The simulation results showed that the existence of bedding planes leads to the degradation of the mechanical properties and their weakening effect significantly depends on the angle h between the bedding planes and load direction. With h increaseing from 0° to 90°, the strength first decreased and subsequently increased and specimens became most vulnerable when h was 30° or 45°.Five failure modes were observed in the specimens in the context of macro-cracks. Furthermore, energy characteristics combined with ultimate failure patterns revealed that maximum accumulated energy and failure intensity have a positive relation with the strength of specimen. When bedding planes were parallel or perpendicular to loading direction, specimens absorbed more energy and experienced more violent failure with increased number of cracks. In contrast, bedding planes with h of 30° or 45° reduced the specimens' ability of storing strain energy to the lowest with fewer cracks observed after failure.     

Mechanical properties of frozen rock mass with two diagonal intersected fractures

Based on previous research results, this paper investigated the influence of fracture morphology on mechanical properties and failure modes of rock mass with two diagonal intersected fractures. This study carried out a series of triaxial compression tests on rock-like specimens with two crossed fractures under negative temperature, concluded the following conclusions. The strength and failure modes of rock mass are significantly influenced by the dips of two crossed fractures. The strength of rock mass with two fractures cannot simply be estimated using the method that was developed for the rock mass with a single fracture. When the intersecting angle is less than 30°, the failure plane initiates at the tip of ‘‘artificial ruptures" and extends to the upper and lower ends of the specimen. In case of a higher dip and intersecting angle ranging from 30° to 60°, the failure plane propagates along one of these two fractures. The mechanical parameters of rock mass are not only related to the trace length, but also depend on the trace length ratio. One could roughly calculate the strength parameters using the approximation proposed in this paper. For the rock mass with a trace length ratio 0.3(short trace length/long trace length), the failure mode is dependent on the fracture with a longer trace length. When the trace length becomes significant and the trace length ratio approximates to 1, the failure plane propagates along two fractures, where an X-shaped failure pattern is presented. For the rock mass with moderate fractures and a trace length ratio of approximately 1, the failure mode is independent on fractures, which is similar to the damage pattern of intact rock. The strength and elastic modulus of rock mass decrease with the increase of spacing between fractures, while Poisson's ratio is independent on the spacing. The failure mode can be determined by the area of triangle created by two fractures. Damage occurs at the smaller triangle area first,and propagates with the two sides of the larger triangle.     

正交法设计分析制膜条件对纤维素膜力学性能的影响

选择气隙高度、凝固浴温度、拉伸速度3种工艺参数作为研究对象,并设计3因素4水平的正交实验来分析制膜条件对纤维素膜力学性能的影v向．通过结果分析得出：影响纤维素膜力学性能的主要因素为凝固浴温度,其次为拉伸速度以及气隙高度．最优的制膜条件为：气隙高度32mm,凝固浴温度20℃、拉伸速度500mm／min．最优组合所得纤维素膜拉伸强度为13．68MPa、断裂伸长率为79．37％．对最优组合、正交表中综合评分最高值与最低值3种试样进行结晶度与断面结构的对比,结晶度分别为63．27％、72．7％、54．74％,在膜断面结构方面,最优组合膜较另外两者呈现出更均匀且致密的断面结构．