金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数的相关性

金属材料疲劳裂纹扩展速率是工程应用中进行损伤容限设计、疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。Paris模型是疲劳裂纹扩展速率最常用的表达形式,该模型认为疲劳裂纹扩展速率随裂纹前缘应力强度因子范围的变化呈幂函数关系,涉及到两个材料常数C和m。本研究借助部分文献中的试验数据,分析合金钢、铜合金、钛合金、铝合金等不同金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数C和m的关系。结果表明:Paris模型中材料常数C和m的关系可用m=alnC+b线性模型来描述,且不受试样取样方向、焊缝位置、试验环境等因素影响;但不同应力比对该模型的线性度有一定影响,尤其是当应力比为负值时,影响较为显著;不同金属材料常数C和m线性模型的斜率并不相等,其影响因素有待于进一步系统研究。分析结果可为金属材料在工程中的疲劳设计与应用提供参考。     

考虑加/卸载速率影响的Ti-Ni形状记忆合金简化本构模型

系统研究了Ti-Ni形状记忆合金丝(SMA)应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力、等效阻尼比随材料直径、应变幅值、加载速率、加载循环次数的变化规律;针对SMA唯象Brinson本构模型无法描述SMA动态力学性能的缺点,结合前述试验结果,提出了一种可考虑加/卸载速率影响的SMA简化本构模型。应用该模型对试验用SMA丝进行模拟,所得应力-应变曲线各特征点平均误差仅为3%,结果表明:所建立的速率相关SMA简化本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映加/卸载速率和应变幅值等主要因素对其动力本构模型的影响;该模型结构形式简单,具有较好的工程应用前景。     

基于自适应速率模型的低时延视频编码速率控制算法

针对实时视频通信具有的低时延特性,通过研究速率模型形状参数和图像内容之间存在的关系,提出了一种视频图像自适应速率模型,此模型较其它速率模型能够更好地拟合真实码率输出,使得基于该模型速率控制下的输出速率更加平稳。为了避免TMN8模型中使用宏块方差方法得到宏块量化步长所引入的计算量,在帧层一次计算得到视频图像的基本量化步长,并在宏块层对其进行简单调整,从而降低了系统的处理时延。仿真实验表明,此文提出的基于新模型的速率控制算法较TMN8在输出码率稳定性及系统时延上都具有较好的性能。     

率相关混凝土类材料SHPB试验的若干问题

对于断裂应变很小的混凝土类材料,在SHPB冲击试验中试样断裂前的应力是否达到均匀是冲击试验是否有效的一个关键。以水泥砂浆为例,采用弹性和ZWT粘弹性两种本构模型,通过特征线解法对高应变率SHPB试验过程中的加卸载应力均匀性进行了分析。发现入射波升时对脆性粘弹性材料的应力均匀性有影响,其中以τs/tL=2时最好,升时再延长反而对应力均匀化不利。采用不同升时加卸载时,应力幅值对于试样中应力均匀性没有影响,但对试样中应变和应变率的大小有影响。并且发现用常规的SHPB技术难以获得率相关脆性材料较可靠的应力-应变关系,但在应力均匀化后测得的动态断裂应力值是可靠的。     

混凝土中钢筋腐蚀速率的现场无损检测技术

在对国内外所使用的检测方法及仪器进行广泛调研的基础上，对腐蚀电位法、交流阻抗法、电流阶跃法及线性极化法进行了比较，得出线性极化法是最简易行适合现场测试条件的钢筋腐蚀的无损检测技术。并在此基础上提出线性极化法的设计方案，针对线性极化法在现场应用中可能存在问题，提出了相应的解决办法。     

偏氯乙烯/丙烯腈悬浮共聚速率模型

以Ｗｅｓｓｌｉｎｇ偏氯乙烯均聚速率模型为基础,提出了偏氯乙烯／丙烯腈悬浮共聚新的速率模型ｄｘ／ｄｔ＝ｋｘ＾ｍ（Ｉ）＾ｎ０ｅｘｐ（－ｎｋｄｔ）式中ｋ,ｍ,ｎ是模型参数,通过研究单体组成,聚合温度,引发剂浓度等对共聚速率的影响,发现在５５～７５℃之间,ｍ和ｎ分别是值为０．１４３和０．５的常数,而ｋ随温度变化且符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ关系式,其表现活化能为８７．０ｋＪ／ｍｏｌ,在转化率低于８５％时,模型的     

混凝土和钢筋间连接性能受加载速率影响研究

随着城市化进程的发展和对建筑物安全性要求的提高,混凝土和钢筋连接的性能逐渐成为建筑结构设计和工程实践的关注焦点。混凝土和钢筋之间的连接是建筑物结构中至关重要的环节,若连接性能出现问题,将给建筑物的安全性带来很大隐患。该研究制作了钢筋混凝土梁试件,并将其分组进行不同加载速率下的三点弯加载测试,分析了不同加载速率对试件黏结应力-滑移曲线和黏结性能的影响,结果表明：随着加载速率增加,试件的黏结应力增大;随着应变率增加,锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能增强,其中黏结强度增加了22%,残余黏结强度增加了46%。     

加载速率及其突变对混凝土压缩破坏影响的数值研究

混凝土动态力学行为具有明显的率相关性,探讨了加载速率及其突变对混凝土压缩破坏模式及宏观力学性能的影响。考虑混凝土细观结构非均质性的影响,从细观角度出发将混凝土看作由骨料、砂浆基质及过渡区界面组成的三相复合材料。采用耦合应变率效应的塑性损伤本构关系模型来描述砂浆基质及界面的动态力学行为;认为骨料不产生断裂破坏,为弹性体。采用Monte Carlo法建立了混凝土二维随机骨料模型,首先对Dilger等混凝土动态压缩试验进行数值模拟,数值与试验结果的良好吻合证明了方法的可行性及细观参数选取的准确性。进而探讨了细观组分应变率效应的影响,对比了混凝土非均质模型与宏观均匀模型的应变率效应,最后分析了软化阶段加载速率突变对混凝土破坏模式及宏观应力-应变关系的影响,并得到了一些有益结论。     

金属材料疲劳裂纹扩展速率不同模型应用分析

金属材料疲劳裂纹扩展速率是对金属材料及其零构件含有裂纹体后安全服役评价及疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。基于金属材料疲劳裂纹扩展过程的不同阶段、闭合效应、应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响等多个方面,对几种常见金属材料疲劳裂纹扩展速率模型的应用特点进行了对比分析,为安全设计及寿命评估时不同模型的选择应用提供参考。     

钢管混凝土结构非线性有限元分析中混凝土边界面模型的研究及应用

本文在理论分析和试验结果的基础上，针对钢管混凝土结构受力特点，对混凝土边界面模型进行了研究，它不仅较全面地反映了材料在三向复杂应力状态下的性能，准确可靠，而且在非线性有限元计算中简单可行。     

Drucker-Prager材料一致率型本构模型

根据一致粘塑性模型理论,结合所做的混凝土单轴动力特性试验,对常用的混凝土本构模型Drucker-Prager模型进行改进,引入应变率的影响,推导了Drucker-Prager材料的一致率型本构模型;并与试验的应力应变曲线进行比较,结果表明本文模型能够较好地反映混凝土的动力特性;最后,通过对一平面梁进行计算,并与线弹性及率无关塑性结果进行比较,结果表明考虑了应变率的影响后梁的动力特性发生了较大的变化。     

基于材料损伤的钢筋混凝土构件损伤模型

基于地震作用下钢筋混凝土结构的损伤机理, 以钢材和混凝土材料损伤模型为基础, 推导出损伤状态下钢筋混凝土构件刚度和材料自由能退化表达式, 提出一种以刚度退化和自由能退化线性组合的钢筋混凝土构件损伤模型. 对钢筋混凝土柱的拟静力试验进行模拟分析, 结果表明该模型可以较好的描述钢筋混凝土柱的损伤演化过程, 且能够定量确定其在单向荷载作用下与之正交方向的损伤程度;对钢筋混凝土桥墩的振动台试验数据和钢筋混凝土刚构桥的数值算例进行了模拟分析, 结果表明基于材料损伤的钢筋混凝土构件损伤模型可以描述钢筋混凝土桥墩抗震能力的退化过程以及预测结构的失效模式, 可用于地震作用下桥梁结构的损伤分析.     

基于Herschel-Bulkley流变模型的自密实混凝土流动的CFD模拟

为研究和预测自密实混凝土在模板中的流动性能,该文使用了一种基于Herschel-Bulkley流变模型的CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟方法对自密实混凝土在自重作用下的浇筑过程进行二维和三维模拟并与实验室L型箱流动达到特定位置的流动时间和流动形态进行对比,分析结果表明:H-B模型用于自密实混凝土的流动模拟是可行的,与基于宾汉模型的二维模拟结果相比Herschel-Bulkley流变模型具有更高的准确度。该文最后对二维和三维模拟方法的特点和局限进行了讨论并提出建议。     

基于可靠度分析的湿态混凝土强度模型

湿度会改变混凝土的力学参数,当外界水渗入到结构后,混凝土的力学性能会发生较大改变。该文在现有试验结果和理论模型的基础上,认为湿态和干燥混凝土强度的差异主要与表面能和弹性模量的变化有关。利用ANSYS 有限元软件模拟了不同浸没时间下混凝土试件内部的湿度分布,采用概率分布和可靠度数学模型定量计算了不同湿度下混凝土的抗压强度。该文的计算结果与试验结果吻合较好,可为真实水环境中混凝土的设计参数取值提供参考。     

基于断裂力学的混凝土坝裂缝灌浆压力计算模型

根据大坝工程上对裂缝种类的分类以及经常采用的化学灌浆方法,以某在建高拱坝中出现的几种裂缝为实例,考虑了浆液流动时的沿程阻损及重力影响,建立了基于断裂力学的化学灌浆计算模型。运用权重法,通过积分计算了灌浆时3种模型下的裂缝尖端应力强度因子。在不同的大体积混凝土断裂韧度条件下,对不同缝长及3种裂缝类型进行化学灌浆的容许灌浆...     

基于试验的混凝土高温短期徐变计算模型

通过试验考察了应力水平、持荷时间、作用温度和混凝土强度等级等因素对混凝土高温短期徐变的影响。结果表明,混凝土高温短期徐变与应力水平和持荷时间分别呈正比和幂函数关系,而随作用温度增加抛物线状地增大。但混凝土强度等级不同时这些因素的影响程度也有所不同,并且混凝土强度等级和作用温度具有明显的耦合影响特性。基于这些试验结果分析,该文给出了有助于更好地进行混凝土结构高温受力性能计算分析的混凝土高温短期徐变计算模型。     

基于修正混凝土塑性损伤模型的大应变FRP约束混凝土有限元分析

精确的有限元分析(FEA)依赖于材料的准确定义。通过编写用户子程序UMAT实现了大断裂应变纤维增强聚合物(LRS FRP)在纤维方向上拉伸特性的定义。基于Abaqus中混凝土塑性损伤模型的理论框架,提出了一种改进的混凝土塑性损伤模型用于定义LRS FRP约束混凝土的材料特性。这些改进包括：通过LRS FRP约束混凝土的实验数据校准了与屈服准则相关的参数K;硬化/软化准则与约束刚度相关;流动法则与轴向塑性应变相关。采用修改后的材料模型进行FEA,结果表明：FEA预测的应力-应变曲线与实验结果吻合。基于FEA的结果,讨论了矩形柱截面上应力分布的不均匀性,根据约束效果可分为有效约束区域和弱约束区域,且在约束有效区域上应力分布不均匀性随着截面比(长边/短边)的增加而增加。     

考虑梁柱节点模型的钢筋混凝土框架地震易损性研究

钢筋混凝土框架结构的梁柱节点对结构抗震力学性能具有显著的影响。基于刚性节点假定和宏观柔性模型的节点模拟方式,一直缺乏有关其适用范围的研究。地震易损性分析方法的引入,能够从概率意义上定量地刻画这两种节点模型对钢筋混凝土框架结构抗震力学性能的影响,获得的结论可望为钢筋混凝土框架结构梁柱节点的处理提供理论的依据与支撑。因此,该文基于OpenSees平台,考虑地震动输入的随机性,通过采用双频率段控制选波方法,并采用增量动力分析理论,定义4个不同的抗震性能水准,对三榀不同层数的钢筋混凝土框架结构分别采用刚性节点假定和宏观柔性模型进行了地震易损性研究。获得的结论表明：基于我国抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构,在多遇地震作用下,采用刚性节点假定对结构进行抗震性能评估是合理的,否则需要考虑梁柱节点变形对整个框架结构抗震性能的影响。     

基于隐式梯度公式的各向异性混凝土损伤研究

在空间复杂应力状态下,混凝土损伤表现出强烈的应力方向相关性,隐式梯度公式中标量形式的损伤变量,不能精确描述混凝土在复杂应力状态下失效问题.该文引入窄间有效损伤矩阵,构造一种基于隐式梯度公式的各向异性的非局部损伤模型,证明了其率平衡方程在损伤过程中类型保持不变,给出空间应力状态下基于该模型的有限元程序,并将该模型应用于空...     

混凝土应力三轴比依赖的塑性损伤模型

提出了一种新的损伤塑性本构模型,定义了一个用应力不变量表示的应力三轴比,强调了应力三轴比对塑性屈服的影响。采用本研究设计的专门用于本构校验的计算机软件,对上述模型的应力应变加载曲线进行了数值模拟,数值结果与实验结果吻合得比较好。