不同热流密度下金属熔丝增材制造温度及等效应力分析

文中针对不同热流密度下金属Ti-6A1-4V增材制造过程的温度场及等效应力进行数值模拟,在前期试验数据基础上,建立了热源数值分析模型,分析了不同热流密度下,单层单道Ti-6A1-4V增材制造过程中的温度场和等效应力分布规律,确定了最优的工艺参数方案。结果表明：在1×10⁸,1.2×10⁸,1.4×10⁸ W/m² 3种热流密度下,熔池温度与热流密度成正比,当热流密度为1.2×10⁸ W/m²时,等效应力最小,最适宜成形,为单层单道熔丝增材制造的工艺参数设定提供思路。     

低热应变镁合金研究综述

镁和镁基合金是重要的轻量化金属材料,广泛应用于汽车、通讯、航空等领域。由于镁合金热膨胀系数较高,当应用于精密器件时易导致组装精密度降低、力学性能下降等问题。因此需要研发低热应变镁基材料,以满足此类应用的要求。本文对降低镁合金热膨胀系数的原理及方法进行综述,归纳比较了合金化、复合材料和特殊加工工艺等调整镁合金热膨胀系数的主要方法的原理,总结出高熔点元素合金化、高硬度颗粒掺杂、低热膨胀系数纤维掺杂以及热处理结合挤压加工方法等降低镁合金热膨胀系数的有效方法,并对未来该领域的研究趋势进行了展望。     

低应变瞬态荷载作用下基桩动力响应解析解

目前广泛采用的基桩低应变检测问题的理论基础是基于平截面假定的一维应力波理论。而实际上,锤击产生的应力波是三维应力波,不仅沿桩身纵向传播,还沿径向传播,对于基桩低应变检测问题平截面假定实际上是不成立的。此时,一维纵波传播问题转换为应力波沿三维柱体传播问题。文章从基桩三维理论出发,忽略桩土径向位移,考虑桩体中应力波沿纵向和径向传播与桩土的相互作用,建立三维条件下桩土系统瞬态振动计算模型,推导得到低应变瞬态荷载作用下基桩三维动力响应的解析解,以期为基桩低应变检测提供新的理论指导。     

Q3原状黄土变形过程中的应变速率效应

为揭示应变速率对黄土体变形过程的影响规律,以兰州Q3黄土为对象,在不同含水率和围压条件下,系统开展黄土体应变速率效应的三轴试验研究,且以应力-应变曲线、抗剪强度、孔隙压力作为关键要素进行分析。结果表明：应力-应变曲线存在应变软化效应,高应变率促使应变软化的产生,但高含水率、高围压抑制应变软化的产生;应变速率对抗剪强度有显著影响,抗剪强度随应变速率的增大呈现先增大再减小的规律,黏聚力的变化规律与之相同,应变速率对内摩擦角的影响规律与之相反;应变速率对孔隙压力的增长趋势几乎没有影响,但孔隙压力峰值受应变速率的影响显著,且含水率和围压不同,其变化规律存在差异。Q3原状黄土变形过程中存在明显的应变速率效应,其对黄土地区工程应用和丰富黄土力学具有积极的意义。     

钢桥面沥青混合料铺装应变动态响应实测研究

掌握钢桥面沥青混合料铺装层在车载作用下的真实力学特性对桥面铺装体系设计有重要意义,而现阶段现场桥面铺装层的力学实测数据仍偏少,尤其缺乏对铺装层不同温度下服役时力学特性的长期监测。为此,该研究对钢桥面双层SMA混合料铺装进行现场实桥加载试验,实测铺装层在低温、中温、高温3种服役温度下的应变响应数据。试验结果表明,钢桥梯形肋正上方铺装层混合料在中低温服役状态下主要承受压应变的作用,而在高温服役时则主要承受拉应变的作用;动载作用过程中铺装层底纵向应变会出现拉压应变交替作用的现象,而横向应变只体现为拉应变或压应变的形式;加载车行驶速度对混合料的应变极值均有明显的影响,加载车低速行驶时混合料层底横向及纵向变形最为显著。同时,研究利用加载试验中铺装层应变响应时程曲线,计算不同加载状态下混合料对应的加载频率数值,计算结果可为钢桥面铺装混合料室内试验中加载频率参数的确定提供参考。     

自密实系列混凝土基本力学性能试验研究

为探究自密实系列混凝土基本力学性能,利用液压伺服机和材料直剪仪对普通混凝土、轻骨料混凝土、自密实普通混凝土和自密实轻骨料混凝土进行了受压、劈拉和纯剪试验研究,得到了不同加载工况下混凝土的破坏形态和力-变形曲线,通过提取力-变形曲线特征值(峰值应力、变形参数以及弹性模量),对比分析了自密实系列混凝土基本力学性能。结果表明:单轴受压工况下自密实系列混凝土主要为斜剪破坏形态,纯剪受力工况下,自密实系列混凝土受剪破坏断面相对较不平整且凹凸;自密实系列混凝土单轴受压应力-应变曲线表现出明显脆性特征,非自密实系列混凝土塑性变形能力较高,但劈拉应力-应变曲线和横向剪切荷载-位移曲线发展表现出明显脆性破坏特征;相同抗压强度混凝土配合比设计值,普通混凝土抗剪强度远低于轻骨料混凝土和自密实系列混凝土,同时自密实系列混凝土弹性模量和剪切模量高于非自密实系列混凝土。     

大应变纤维增强复材-混凝土-高强钢组合实心圆柱轴压试验研究

纤维增强复合材料(FRP)被越来越广泛应用于土木工程的新建结构中,FRP与传统建筑结构材料(混凝土或钢材等)组合形成的组合柱是最常见的形式之一。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) FRP是一种基于回收旧塑料的环保型大应变FRP。通过试验研究了PETFRP-混凝土-高强钢组合实心圆柱在单调与往复轴压荷载作用下的力学性能,试验参数为PETFRP层数和加载方式。试验研究结果表明:PETFRP-混凝土-高强钢组合实心圆柱具有显著的承载力和变形能力,PETFRP管、混凝土与内钢管存在良好的相互作用,试件中内钢管的屈曲破坏被有效限制,使其屈服后强度被充分利用。单调轴压下组合柱荷载-应变曲线为具有单调上升趋势的双线性曲线,循环轴压下荷载应变曲线能够较好地与单调轴压下试件的包络线重合。指定卸载应变处多次循环加载时,塑性应变表现出累积效应,循环增加导致在指定卸载应变处恢复应力下降和极限轴向应变降低。     

珊瑚砂动剪切模量预测的应变-损伤状态耦合模型

对南海饱和珊瑚砂进行了4类不同加载模式的不排水动三轴试验,研究了不同相对密度Dr和平均有效围压σ'0下加载第一周的动剪切模量比G1st/G0与剪应变幅值γa的关系,G1st/G0受Dr的影响很小,随σ'0的增大而增大。由于分级加载过程中土体结构与相对密度发生改变,在γa3×10-4时,应变控制的分级循环加载获得的G1st/G0-γa曲线位于等应变幅值循环加载获得的G1st/G0-γa曲线的上方。结合两类试验结果,给出了饱和珊瑚砂的G1st/G0-γa模型。基于弹性应变能理论,提出了可以描述土体损伤状态的状态参数Pd(damage parameter),探究了不同加载模式下动剪切模量比G/G0随土体损伤状态参数Pd的发展规律。在双对数坐标中,同一应变幅值下的(1-G/G0)-Pd可用直线表示,其斜率与应变幅值γa和历史加载过程中的最大应变幅值γa,max有关。结合G1st/G0-γa和G/G0-Pd关系,给出了可以同时反映应变幅值和破坏状态影响的珊瑚砂动剪切模量预测模型。     

混杂纤维水泥基复合材料轴心受压应力-应变关系研究

在混杂纤维总体积掺量为2%的条件下,改变钢纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的体积掺量,设计制作了两类混杂纤维水泥基试块,通过轴心受压试验,分别研究钢-聚丙烯和聚乙烯醇-聚丙烯混杂纤维水泥基复合材料的轴心受压应力-应变关系,并提出了不同纤维掺量变化对峰值应力、峰值应变影响的计算式。结果表明:钢纤维和聚乙烯醇纤维能提高试块的抗压强度,聚丙烯纤维能显著提高试块的峰值应变,当聚丙烯纤维体积掺量大于0. 5%时,混杂纤维水泥基复合材料的抗压强度会低于基体。