应力加载历史对铁磁性材料压磁磁场演变规律的影响

为了进一步明确历史应力对材料疲劳性能的影响,引入了压磁磁场作为新的损伤指标,对30Cr合金钢进行了循环变幅应力逐级加载试验,采用磁通门磁通仪对试件周围磁场进行整个加载过程中的在线监测,研究了试件在经历了不同的历史最大应力后,其压磁磁场在循环应力作用下的演变规律,并且分析了压磁磁场在材料发生不同程度的疲劳损伤时的特征表现。对其进行分析的结果表明:历史最大应力使得材料内部发生位错和微裂纹,对后续的疲劳加载有明显的影响。     

铁磁性材料缺陷处的磁记忆信号特征分析

为明确缺陷对试件表面磁场的影响,该文对30Cr合金钢进行了逐级加载拉伸试验,在试件表面提前人为预制了缺陷,利用TSC-1M-4型磁检测仪采集磁场信号,研究了试件表面磁记忆信号在缺陷处的特征表现。切向磁记忆信号对试件的局部屈服更敏感。对其进行分析的结果表明:试件表面的磁记忆信号在缺陷边界处有明显的变化,通过表面磁场分布可以对试件的应力集中状况进行评价。     

一向侧压混凝土在不同加载速率下的受压试验及其破坏准则

本文利用大连理工大学的大型混凝土静、动三轴试验系统，完成了4种侧应力等级和4个数量级加载速率的混凝土受压试验试件共63个。系统地探讨了侧应力和不同加载速率下的受压强度规律。在此基础上，建立了相应的混凝土破坏准则。为地震区受动态双轴压作用的混凝土结构、海上混凝土采油平台等重要结构的动态分析，奠定了可靠的基础。     

磁场对铁磁试件力磁耦合关系的影响研究

为研究磁场对铁磁试件力磁信号分布规律的影响,对不同附加环境磁场下的45#钢试件进行静载拉伸试验,检测试件表面的磁记忆信号B的大小,并对试件在不同附加环境磁场下的力磁耦合关系进行分析讨论。试验结果表明:在磁场环境作用下B随应力增大而增大,在屈服点附近达到最大值,此后各点B值基本保持稳定;附加环境磁场并未改变力磁信号的变化规律,但可增加磁记忆信号的大小数值,且磁化状态变化量D随着附加环境磁场的增大而增大,当H为240 A/m时达到最大,随后开始减小;在塑性变形阶段,力磁信号表现为先减小后增大的磁化反转现象。故附加环境磁场不影响金属磁记忆技术的定性评价,但影响定量评价,因此可用磁记忆检测技术来判断铁磁试件的力磁耦合特征,对金属磁记忆定量检测的进一步研究具有重要意义。     

淡水冰单轴受压力学特性的试验研究

该文通过淡水冰的系列单轴抗压试验研究,探讨了加载速率、冰试件尺寸、试件横截面形状以及加载接触面对冰强度和压应力-应变关系的影响;试验研究和理论分析表明：在高径比小于2时,相同截面尺寸冰试件的抗压强度随构件高度的增加而提高,当高径比大于2时,强度变化不明显;随着截面尺寸加大,相同高径比试件强度稍有下降,即具有一定的尺寸效...     

锈蚀钢框架柱抗震性能试验研究及有限元分析

为深入研究锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过改变加载制度和轴压比,对6榀相同锈蚀程度的钢框架柱进行了低周往复加载试验,观察其受力过程和破坏形态,分析了不同加载制度和轴压比对锈蚀钢框架柱的滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等抗震性能的影响。并采用通用软件ABAQUS对试验框架柱进行了非线性有限元分析。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合较好,试件均发生延性较好的破坏,其滞回曲线也较为饱满,表现出良好的耗能能力和延性;加载路径对试件的塑性发展与耗能能力有较大影响;随着轴压比的增大,试件极限承载力和耗能能力降低,强度和刚度退化加快。     

钢筋混凝土梁动态试验与数值模拟

试验研究、数值模拟地震作用范围内加载速率对钢筋混凝土梁影响。考虑混凝土强度、钢筋强度、剪跨比、加载速率及加载模式等对钢筋混凝土梁力学及变形性能影响;基于ABAQUS有限元软件建立钢筋混凝土梁计算模型,考虑钢筋、混凝土的率敏感性,对梁试件在不同工况下动态性能进行数值模拟;模拟结果与试验结果吻合较好。     

锈胀开裂钢筋混凝土粘结疲劳性能试验研究

重复加载和锈胀开裂均会导致钢筋混凝土粘结性能退化,进而对钢筋混凝土构件力学性能产生不利影响。该文开展了一系列偏心拔出试验,研究了重复加载以及锈胀开裂对粘结滑移性能的耦合影响规律。主要研究变量包括重复加载次数、应力水平以及钢筋锈蚀程度。结果表明:重复加载对非锈蚀试件和锈胀开裂试件粘结强度及峰值滑移没有显著影响,但会导致钢筋和混凝土之间不断累积残余滑移。重复加载后,粘结应力-滑移曲线形态特征与单调加载试件相似。该文还发现表面锈胀裂缝宽度对粘结强度、峰值滑移以及残余滑移的增长规律有明显影响。锈胀开裂会导致钢筋混凝土试件粘结疲劳寿命显著下降。基于试验数据及文献中研究结论,该文建立了重复及单调荷载作用下非锈蚀及锈胀开裂试件的局部粘结应力-滑移本构关系模型,推导得到了粘结疲劳寿命预测模型。     

型钢再生混凝土柱正截面承载力试验及数值模拟

为研究型钢再生混凝土柱的正截面承载力,对7个试件进行低周反复加载试验,观察了试件的受力过程和破坏形态,获得了试件的承载力和弯矩-转角滞回曲线,分析了再生粗骨料取代率、轴压比和体积配箍率对试件正截面承载力的影响。在试验研究的基础上,利用数值积分法编写型钢再生混凝土柱的正截面承载力分析程序,得到构件的N-M相关曲线及正截面极限承载力,计算结果与试验结果吻合较好。利用数值模拟程序对构件的N-M相关曲线进行参数分析,获得了混凝土强度等级、型钢强度、配钢率和加载角度的影响规律。     

连续排水边界条件下线性加载地基一维固结解析解

基于瞬时加载下的连续排水边界条件,推导出任意荷载连续排水边界条件,建立了任意荷载连续排水边界条件下线性加载一维固结方程。利用有限正弦傅里叶变换,求解出其解析解,通过公式退化和有限元成果对比分析,对该文解答的正确性进行了验证。在不同加载速率和界面参数的条件下,分析了加载速率和界面排水参数对孔压和平均固结度的影响。结果表明:加载速率对固结影响较为显著,加载速率越大,孔压消散越为迅速;当加载速率趋于无穷大时,线性加载退化为瞬时加载;随着界面参数的增大,孔压消散明显,地基固结增快;当界面参数趋于无穷大时,排水边界退化为完全排水边界。工程中,在界面参数或堆载时间确定时,对选择合适的堆载时间或界面参数保证地基稳定性和提高工程效益具有一定参考意义。     

拉-压循环加载下铝合金疲劳裂纹扩展的压载荷效应研究

应用弹塑性有限元方法与增量塑性损伤理论指出疲劳裂纹扩展的压载荷效应是裂纹尖端塑性损伤的结果, 建立了在拉-压循环加载下铝合金疲劳裂纹扩展速率的双参数预报模型, 对LY12-M 高强铝合金MT 试件在应力比R=0、-0.5、-1、-2 进行了疲劳裂纹扩展实验。结果表明:当最大应力强度因子K_max相同时, 恒幅拉压加载(应力比R<0)的疲劳裂纹扩展速率明显高于恒幅拉拉加载(应力比R=0)的情况, 拉-压循环载荷的压载荷部分对疲劳裂纹扩展速率具有促进作用。该文得出的LY12-M 铝合金在拉-压循环加载下的疲劳裂纹扩展速率预报模型与实验结果符合较好。     

不同初始磁状态U75V钢变形阶段的磁记忆参数表征

通过对经退磁处理和未消磁的U75V钢光滑试件进行静载拉伸试验研究了初始磁状态对试件表面磁信号的影响。结果表明:消磁试件长度范围内的表面磁场在弹性阶段呈现很好的线性分布。进入塑性后,切向磁场出现局部弯曲。利用切向磁场均值和法向磁场斜率变化可以区分弹塑性阶段以及确定弹性阶段的应力幅值;未消磁试件随着载荷增加其表面磁场波动幅度减小,由初始无规律分布逐渐转向磁有序状态。利用未消磁试件长度范围外的磁记忆信号曲线的磁场均值及斜率变化可以有效表征不同的变形阶段。     

基于磁记忆技术的疲劳损伤监测

通过中碳钢缺口退磁试件的拉-拉疲劳实验,利用磁记忆检测仪研究不同循环次数下试件应力集中区的离线磁信号变化特征.结果表明:试件加载前在缺口部位由于几何形状形成漏磁场而产生一异常波,加载后异常波可能产生反向;当循环加载到一定次数后,磁信号曲线趋于稳定;而到最后阶段,缺口部位的异常波波幅不断增加,到断裂时产生激变.通过消除钢...     

有机玻璃纯Ⅰ型和纯Ⅱ型动态断裂行为的实验研究

采用尖槽式中心切口圆盘试件,在分离式霍布金森压杆试验装置上对有机玻璃纯Ⅰ型和纯Ⅱ型加载条件下的动态断裂行为进行了实验研究。结果表明,加载速率对有机玻璃的断裂行为有显著的影响,有机玻璃纯Ⅰ型和纯Ⅱ型断裂韧度的测试结果均表现出明显的加载速率相关性,且随着加载速率的增加而增大。     

被动围压条件下岩石材料冲击压缩试验研究

为研究煤矿岩石材料被动围压条件下动态力学性能和变形破坏规律,利用Ø50mm变截面分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,对45#钢质套筒环向约束状态下煤矿岩石试件进行了不同加载速率冲击压缩试验。试验结果表明：被动围压条件下SHPB试验中,岩石试件的材料延性和抗破坏能力均得到增强,试件轴向应力是采用同种加载条件无围压SHPB试验时的1.2倍,破坏应变比无围压SHPB试验提高2～3倍,且径向应力随轴向应变增大总体呈上升趋势,试件破坏为压剪破坏模式,与无围压SHPB试验有所不同。     

加载速率对PC/ABS拉伸性能的影响

从简单的拉伸试验着手,研究了应变加载速率对PC/ABS高分子材料拉伸性能的影响,并对试验结果进行了详细分析。试验发现,屈服应力随加载速率的增加而缓慢地增加;断裂应力分散性较大,与加载速率没有明显的关系;试件厚度方向的收缩较宽度方向的收缩为大;残余塑性应变随加载速率的增加而增加,以断裂均匀塑性伸长的增加更为明显。文中应用塑性变形过程中分子链的滑动机制来解释试验现象。分析表明,在高分子材料的塑性变形过程中,这种分子链间的滑动、分子链的拉直和分子链的断裂过程起主导作用。     

加载历史和裂纹闭合对疲劳裂纹扩展行为影响的数值模拟

采用不同应力比条件下的16MnR钢紧凑拉伸试样,设计了三种有限元分析模型,即不考虑加载历史效应的静态裂纹扩展模型,同时考虑加载历史和裂纹闭合的动态裂纹扩展模型以及仅考虑加载历史的伪动态裂纹扩展模型,对疲劳裂纹闭合过程、裂纹尖端的应力-应变迟滞环、疲劳损伤和裂纹扩展速率进行了数值模拟与分析,进而着重探讨了加载历史和裂纹闭合影响疲劳裂纹扩展行为的交互作用机制。结果表明:对于同类分析模型,应力比越大越不容易产生裂纹闭合;而在应力比相同的情况下,加载历史引起的残余压应力对裂纹闭合有明显的促进作用。裂纹闭合效应阻碍了平均应力的松弛,减小了裂纹尖端附近的应力-应变场强度、疲劳损伤和裂纹扩展速率,而加载历史引起的残余压应力则加快了平均应力的松弛和抑制了棘轮效应。与实验结果比较发现,只有同时考虑了裂纹闭合效应和加载历史影响的动态裂纹扩展模型,才能对疲劳裂纹扩展行为进行准确、定量的模拟。     

磁爆加载初始阶段薄壁金属管的冲击变形研究

通过磁爆加载初始阶段脉冲磁动力对薄壁金属管加载过程的分析,将加载过程离散为强流发生、磁场形成和冲击加载三个进程,进而建立了薄壁金属管受磁载荷冲击变形的理论模型,并在此基础上,利用MAXWELL和AU-TODYN软件联合仿真的方法研究了薄壁金属管的冲击变形特征,最后对结果进行了试验验证。研究表明:理论分析、数值仿真和试验结果吻合较好,薄壁金属管在脉冲磁动力加载下的变形趋势与其外侧包裹炸药爆炸加载的情况相似,磁动力分布及其第一峰值的时间进程直接影响薄壁金属管的最终变形。     

实腹式型钢混凝土T形柱抗震性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土T形柱的抗震性能,进行了10个试件的水平加载试验,考虑了加载制度、轴压比和配钢率的影响,观察了试件的受力过程和破坏形态,分析了荷载-位移曲线、侧移角、延性、强度、刚度及耗能等力学性能。结果表明,试件均发生弯曲破坏,但不同加载制度下试件的破坏形态不同;试件的滞回曲线饱满,极限侧移角介于1/36~1/9,位移延性系数介于3.97~12.11,破坏时等效粘滞阻尼系数介于0.319~0.374,体现出良好的变形和耗能能力;随着加载循环次数的增多和轴压比的增大,试件的延性降低,强度衰减和刚度退化加快;随着配钢率的增大,试件的延性提高,强度衰减和刚度退化变缓。     

冲击载荷下CFRP及GFRP层板断裂韧性的研究

利用Hopkinson杆加载装置, 对带有单边切口的炭纤维增强复合材料(CFRP)及玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层板试件进行冲击拉伸加载实验。根据一维应力波理论求得作用于试件上的载荷P(t)和试件加载点的位移δ(t)。 根据试样中应力随时间的变化历史σ(t), 并基于断裂韧性测试原理, 建立了动态应力强度因子K_Ⅰ (t)响应曲线。利用柔度变化率方法确定起裂时间, 分别得到在两种加载速率下CFRP、 GFRP层板的动态断裂韧性。结果表明, 随着加载速率的提高, 这两种复合材料的断裂韧性降低。