中等厚度开孔板和缺口板断裂试验

对中等厚度的10个中心开椭圆孔板件和10个单侧半椭圆缺口板件进行断裂试验,研究开孔和缺口尖锐度对中等厚度钢板断裂模式的影响。试验较精确地记录了全程载荷-位移曲线。试验结果显示:试件的第一条宏观裂纹起始于缺口顶端厚度中面,裂纹在厚度方向贯通后沿垂直加载方向迅速扩展,直至完全断裂。开孔或缺口愈尖锐的试件,其开裂延性愈差。开孔板试件宏观断裂荷载比缺口板试件明显要高。断口粗糙且有大量韧窝,断口暗灰色呈杯锥状,断裂形式为正断与剪断混合型。本次试验为研究中等厚度钢板断裂机理及抗断设防提供了较可靠的试验数据。     

结构钢V形缺口板断裂试验

对25个结构钢V形缺口板试件进行断裂试验。试验表明:裂纹起始于受三轴强约束的V形缺口厚度心部,随后沿厚度方向扩展,裂纹贯通后迅速沿宽度发展,宏观裂纹大致垂直于载荷方向,单缺口试件断裂延性略高于双缺口试件,薄板断裂延性明显高于厚板。断口呈暗灰色,断口大量韧窝显示出明显的剪切断裂痕迹,断裂类型为正断和剪断混合型断裂,显示了断裂的定性规律。从整体上看,试验数据离散性较小,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据。     

Q345中厚缺口板的断裂试验

对18个厚度为26mm的单边V型缺口钢板进行了断裂试验,研究了刻弧半径r对低合金钢Q345中厚板断裂模式的影响。试验显示:裂纹起始于三轴强约束的缺口边缘厚度中面,裂纹沿厚度贯通后迅速沿薄弱截面宽度扩展,宏观断裂面大致垂直于加载方向,断口粗糙且有大量韧窝。缺口根部刻弧愈尖锐的试件,断裂延性愈差。缺口根部刻弧平缓的试件,净截面平均开裂强度略高。     

建筑用高强钢厚板在高应力三维度下的断裂模式

为研究高强钢厚板在高应力三维度下的断裂模式,对18个厚度为26mm的Q345钢缺口板进行了拉伸断裂试验和基于结构钢椭球面断裂模型及偶联屈服模型的数值分析.结果显示:高强钢厚板缺口板在几何变化剧烈、应力高度集中的缺口根部断裂;缺口根部刻弧半径和缺口宽度愈小的试件;断裂延性愈差;断裂指数的分布规律和应力三维度具有较高的关联度,位于板厚中面的缺口根部应力三维度最高,是裂纹起裂点;当应力三维度介于0.43~0.72时,高强钢厚板的等效断裂应变和应力三维度较好地遵循幂函数演化.     

结构钢在三轴应力空间的断裂试验分析

为研究结构钢在三轴应力状态下的断裂机理和抗断设防,对结构钢开孔管进行断裂拉伸试验和数值模拟分析.结果显示:初始裂纹都位于垂直于加载方向的圆孔周边的试件表面,最先出现初始裂纹的区域形成应力集中;在裂纹端部,形成空间应力,应力集中在圆孔的周边,应力三维度随着开孔半径的递增而增加.分析表明,应力三维度是影响材料出现初始裂纹的重要因素;同时发现,在裂纹端部第一主应力与材料的断裂强度比值为1.34-1.59,通过试验分析其原因.     

开孔板连接件受剪承载力研究

为研究开孔板（PBL）连接件的受剪承载力,在已有试验和理论研究的基础上,分析了单孔PBL连接件的破坏模式及受剪承载力的主要影响因素,并建立开孔钢板厚度不小于9mm时,单孔PBL连接件考虑侧向约束力的受剪承载力模型。该模型考虑了开孔钢板周围的混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件提供的较强约束作用,以及由此导致的单孔PBL连接件受剪承载力的提高。通过大量的单孔PBL连接件的受剪试验数据拟合得到单孔PBL连接件的受剪承载力计算公式。该计算公式和已有计算公式的计算值与试验值的对比分析表明,未设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性较大,而设置贯通钢筋的试件受剪承载力的离散性相对较小;该计算公式能合理考虑混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL连接件受剪承载力的影响,其计算结果与试验值总体吻合得较好。     

焊材刻痕杆的断裂试验

为研究焊材刻痕杆断裂机理及抗断设防,对10根E43型和10根E50型焊材刻痕杆进行了断裂试验,试验较为精确地记录了全程载荷一位移曲线。试验结果表明：裂纹起始于刻痕根部中心,试件最终断裂于最危险截面即刻痕根部,断口的大量韧窝显示出明显的剪切断裂痕迹,断裂类型为混合型断裂。试验数据离散性较小,为研究焊材断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据。     

结构钢断裂试验及数值分析

为探寻结构钢宏观韧、脆断机理及抗断设计,对10个结构钢开孔板进行了单向拉伸断裂试验.试验显示,初始开裂点位于应力集中较为明显的孔边.试验中还较为精确地测量了初始微观开裂时的加载位移及全程载荷一位移曲线,为研究结构钢断裂机理和抗断设计准则提供了较为可靠的试验依据.通过对数值模拟初始开裂点的应力场分析,对比验证了某开裂准则的适用性,并回归修正了结构钢在应力三轴空间延性开裂强度的近似公式.     

结构钢开孔管断裂试验及有限元分析

借助经典力学和断裂力学对断裂解释的力学原理和试验分析,总结出裂纹的扩展伴随着金属的屈服,断裂面沿着第一主应力的法平面发生破坏,开孔管在有限的塑性变形的情况下,发生脆性破坏.通过对六个结构钢开孔管进行拉伸试验和数值模拟分析;模拟的力～位移曲线与试验吻合较好,模拟的应力场可以作为断裂机理分析.断裂分析结果显示:试件的承载力、塑性变形随着管孔径比的增加而减小,管孔径比相同时,双孔管的承载力高于单孔管,塑性变形能力强于单孔管;管孔径比太小和太大时,断裂延性系数均很小,只有当管孔径比η位于某定值时,钢管的断裂延性系数μ才取得峰值.初始裂纹出现在应力集中区域,裂纹区域存在复杂的应力状态,第一主应力和Von Misses等效应力集中在开孔管两侧,其它部位的等效应力值较小,三轴应力比沿试件厚度近似成线性.     

开孔高强钢板材料力学性能的试验研究

以高强钢Q460、Q600为研究对象,对14块开孔高强钢板进行单向拉伸试验,并详细分析试件的破坏特征、应力-应变曲线及其应变能。研究结果表明:未开孔试件断口处发生了明显的颈缩现象;开孔试件易在开孔处出现应力集中而成为最先破坏的部位; Q600高强钢材的极限抗拉强度、耗能性能、延性均优于Q460高强钢材;增大试件厚度,可以改善试件的极限抗拉强度、塑性变形能力以及耗能性能;而开孔则在一定程度上降低了试件的力学性能;布孔位置对于高强钢的耗能性能具有显著影响;当开孔沿着材性试件的受拉方向对称轴布置时,其耗能能力优于沿与垂直受拉方向布置的耗能能力。     

Prediction of Bending Fatigue Life of Cracked Out-of-Plane Gusset Joint Repaired by CFRP Plates

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP), plates bonding repair method is one of the simple repair methods for cracked steel structures. In this study, the influence of width of CFRP plates on bending fatigue life of out-of-plane gusset joint strengthened with CFRP plates was investigated from the experimental and numerical point of view. In the bending fatigue test of cracked out-of-plane gusset joint strengthened with CFRP plates, the effect of width of CFRP plates on crack growth life was clarified experimentally. Namely, it was revealed that the crack growth life becomes larger with increasing the width of CFRP plates. In the numerical approach, the stress intensity factor (SIF) at the surface point of a semi-elliptical surface crack was estimated based on the linear fracture mechanics. Furthermore, the extended fatigue life of cracked out-of-plane gusset joint strengthened with CFRP plates was evaluated by using the estimated SIF at the surface point and the empirical formula of the aspect ratio of semi-elliptical crack. As the results of numerical analysis, the estimated fatigue life of the specimen strengthened with CFRP plates showed the good agreement with the test results.     

水泥基材料断裂性能与微孔结构研究

以高掺量粉煤灰HDCC配合比为基础,测试了不同龄期基体的抗压强度、断裂韧度,同时采用MIP测试了其微孔结构.结果表明:养护28 d主要改善基体大于50 nm的大毛细孔结构,养护28 d后再热养护7d主要改善其小于200 nm的微孔分布,而养护28 d后再继续热养护7d以上则仅仅改善其小于20 nm的微孔分布,且改善效果...     

岩体间隔破裂机制及演化规律初探

 在地壳岩层或岩土工程结构中,有一个非常重要的破裂现象,即间隔破裂现象,其形成机制到目前仍不十分清楚。这些现象包括地层中的等间距破裂、大地干裂(龟裂)以及深部巷道围岩中的间隔破裂(分区破裂)等。此外,混凝土结构中的间隔裂纹、陶瓷表面因冷缩产生的龟裂等,都是间隔破裂现象的典型例子。以此为背景,介绍通过RFPA数值试验方法研究间隔破裂机制和演化规律的初步结果,包括：(1) 条状间隔破裂(平行破裂);(2) 网状间隔破裂(龟裂);(3) 环状间隔破裂(分区破裂)。     

厚钢板加固混凝土梁抗弯性能试验研究

本文通过5根加固梁试验,对采用10mm厚钢板、多层粘贴薄钢板及单层粘贴薄钢板粘钢加固混凝土梁的抗弯性能从多方面进行了对比试验研究,试验结果表明,在增强锚固保证钢板与混凝土梁协同工作条件下,可采用厚钢板粘贴实现大加固量加固。     

两种不同加载方法下的混凝土剪切断裂过程对比研究

采用室内试验和数值模拟相结合的方法分析半边对称加载法和四点剪切加载法的联系与区别。首先对不同参数的半边对称加载试件和四点剪切梁分 别进行断裂过程试验,以研究其裂缝扩展形态和断裂韧度;然后通过扩展有限元方法对裂缝尖端应力情况进行分析。结果表明：半边对称加载试件裂缝尖端 剪切应力比垂直于预制缝的张拉应力大得多,裂缝沿着原预制缝方向扩展,断裂韧度与初始缝长无关,但随着试件长度的增加和高度的减小而增大;四点剪 切梁试件裂缝尖端存在大小相当的剪切应力和最大主应力,裂缝起于预制缝尖端,扩展到近加载点位置附近,断裂韧度与试件的几何尺寸无关,随着初始缝 长的增大和近加载点与预制缝截面距离减小而增大。     

动载荷作用下含偏置裂纹 三点弯曲梁破坏过程的数值模拟

 偏置裂纹三点弯曲梁被广泛应用于研究I–II复合型裂纹的扩展过程。利用岩石破裂过程分析(RFPA)程序，对含偏置裂纹三点弯曲梁在动载荷作用下的破坏过程进行数值模拟，研究偏置裂纹的位置(用g 来表达)对三点弯曲梁破坏模式的影响。数值模拟结果表明：当g ≤0.745时，偏置裂纹尖端首先起裂，并沿着一定的角度向上扩展，最终贯通整个试样的高度；当g ＞0.745时，在偏置裂纹发生扩展的同时，在梁底部中心位置也萌生出一条中心裂纹，但最终只有中心裂纹贯通整个试样的高度。数值模拟在现了实验中观测到的2种典型破坏模式及其对应的临界g 值。     

钢桥面铺装用环氧沥青混合料低温断裂性能

测试了钢桥面铺装用环氧沥青结合料-30～20℃的动态热机械性能(DMA),并用扫描电镜(SEM)观察了拉伸试件的断口;采用单边切口小梁试件进行了-20,-10,0,10℃的混合料断裂性能试验.结果表明:交联度为58.4%,67.3%,71.4%,75.3%的4种环氧沥青混合料断裂韧度随着温度的提高而降低,断裂能随着温度提高而增大;高交联度混合料的断裂韧度和断裂能变化幅度小,低交联度混合料的断裂韧度和断裂能变化幅度大.4种交联度环氧沥青混合料的断裂韧度、断裂能与结合料动态模量或交联度、温度具有较好相关性.断口扫描电镜照片表明,低交联度的环氧沥青交联网络撕裂后会形成凹凸不平的表面,有利于受力时吸收更多的能量,从而使体系具有更大的抗开裂能力.