温度和压力对玻璃纤维增强环氧复合材料吸湿特性的影响

采用称量法研究了温度、压力对浸泡在水中的GF/E-51试件吸湿性的影响;通过短梁剪切实验研究了温度、压力和浸泡时间对GF/E-51剪切强度的影响,使用体视显微镜观察了浸泡60d后GF/E-51的截面形貌。结果表明:温度对试件的吸湿影响较大,与30℃时相比,50℃时的平衡吸湿量增了145.0%,扩散系数增加了47.6%,50%吸湿量以前的平均吸湿速率增加了3倍,温度升高,加速了GF/E-51试件吸湿由Fick扩散到非Fick扩散的转变;压力对复合材料吸湿及吸湿试样的剪切强度有明显的影响:压力升高,抑制了树脂基体的溶胀,延缓了GF/E-51试件吸湿由Fick扩散到非Fick扩散的转变,减轻了溶胀对剪切强度影响,浸泡60d后,剪切强度保留率保持不变,但5atm/30℃水中试件剪切强度保留率比1atm/30℃条件下高3.97%、比1atm/50℃条件下高5.17%。     

强激光在超音速射流剪切层中传播的数值研究

以波长10 6μm、半径0 1m、强度166W的高功率CO2激光束穿过二维超音速自由射流剪切层流场为计算模型,研究了由于强激光束辐射加热对流场的干扰以及激光束穿过超音速射流剪切层后远场光强分布的变化。结果表明:在不同的马赫数下超音速射流剪切层流场对激光束远场强度分布影响明显不同,流场密度分布的微小变化都会使光束远场强度分布产生显见的不同;对于透过超音速射流流场的非聚焦的强激光束,由强激光束所产生的辐射加热对流场所造成的干扰可以忽略。     

多轴向织物层合板层间剪切强度有限元分析与实验研究

用VIMP工艺制备了UD、0/45/-45、0/45/90/-45三种多轴向织物增强,四种厚度的GFRP层合板试样,采用短梁剪切实验考察了层间剪切强度和破坏模式。建立了GFRP层合板短梁剪切试样有限元模型,计算了内部层间剪应力分布。结合计算和实验结果分析表明层合板存在由宽度方向层间剪应力变化导致的自由边缘效应,含偏轴铺层的层合板更容易发生边缘开裂破坏。厚度相同时0/45/-45多轴向织物增强层合板的层间剪切强度最高。短梁剪切强度测试存在尺寸效应,随着厚度的增加,强度下降,样品波动系数增大。     

温度循环变化下高庙子膨润土持水特性

采用高精度温湿度传感器直接量测吸力的方法,研究了高庙子膨润土在温度循环变化条件下的持水特性。试验结果表明:高庙子膨润土的持水能力随温度升高而下降,温度对持水曲线的影响与含水率相关,含水率越高,温度影响越显著;在温度循环变化过程中吸力呈现出滞后性,对于低含水率试样,降温段吸力高于升温段吸力,而对于高含水率试样,降温段吸力则低于升温段吸力。不同含水率下温度及其循环对持水曲线影响的差异性,与膨润土中随温度变化层间水与毛细水之间的转化密切相关。     

考虑抗拉强度的含外倾结构面岩质边坡稳定性分析

当前工程设计都是将边坡失稳破坏看成整体的剪切破坏即M-C剪切破坏,基本不考虑岩土体本身抗拉强度.而岩质边坡真实的破坏应该是张拉-剪切复合破坏,不应是传统不考虑抗拉强度的单一剪切破坏模式.利用FLAC3D软件,基于张拉-剪切复合破坏准则对岩体和结构面强度参数同时进行强度折减,与只考虑抗剪强度的情况进行比较来研究抗拉强度对...     

爆炸复合接头剪切强度测试方法研究

参照正交各向异性层压复合板层间剪切强度的测试方法,提出了用于测试爆炸复合接头复合界面剪切强度的3种方法;并建立三维有限元模型,分别对3种测试方法进行模拟;最后分别对3种方法进行了测试试验.结果表明,3种试验方法均能有效测试爆炸复合接头的剪切强度,其中对称试件双切口拉伸法最适合实际应用.     

延安新区压实Q_2黄土增减湿高压压缩变形特性

为研究压实Q2黄土在高压力条件下的增减湿高压压缩变形特性,采用DGD系列型高压固结仪分别对不同初始压实度和不同初始含水率条件下的压实Q2黄土试样进行高压压缩试验,分析压实Q2黄土压缩变形特性随初始压实度和初始含水率的变化规律;运用不同方法对压缩试验成果进行整理,分析侧限条件下压实Q2黄土应力应变关系特点。结果表明:压实Q2黄土的压缩变形特性受初始压实度和初始含水率的影响较大,在最大压实度和最优含水率处的压缩变形量最小;初始压实度不同,拟合压实Q2黄土应力应变关系曲线的函数也不同,在较低初始压实度条件下,用双曲线拟合效果较好,此时割线模量与应力呈线性关系,在较高初始压实度条件下,用幂函数拟合效果更好。     

不同温度下膨润土膨胀变形行为研究

以压实膨润土试样为对象,进行了不同温度与竖向荷载下的膨胀变形试验,并在膨胀变形试验结束之后开展了压汞试验,研究了温度、竖向荷载对其膨胀变形行为及微观孔隙结构的影响。试验结果表明:温度越高,最终膨胀率越小,不同温度下,最终膨胀率均与竖向荷载成对数关系;温度越高,膨胀稳定时间越短,但温度对膨胀速率的影响在不同竖向荷载下存在差异。从微观方面看,压实膨润土试样的孔径分布在吸水膨胀前后均呈"双峰"模式;试样吸水后,集合体内的小孔膨胀致使原有集合体崩解,集合体内的小孔减少,而集合体间的大孔增多。温度和竖向荷载越大,大孔孔径及孔径密度越小,但基本不影响小孔的孔径分布。     

酚醛-石英混杂纤维增强苯并噁嗪复合材料高温失效特征

通过模压工艺制备了酚醛-石英混织纤维增强苯并噁嗪复合材料(P-Q/BZ)试样,考察了其力学性能、烧蚀性能和耐冲刷性能,分析了该试样在高温环境中的主要失效特征,研究其在高温环境中的适用性。结果表明,未经热处理的P-Q/BZ试样平均弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别为283 MPa、10.8 GPa和22.6 MPa;经300℃,N_2处理15 min后,试样均匀膨胀,厚度增加22%,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别下降58%、41%和58%;在氧乙炔焰的平均质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.048 4 g/s和-0.081 mm/s,烧蚀后试样宏观不分层,表面炭层微观分层严重,酚醛纤维热解炭、树脂基体热解炭、熔融石英纤维以及碳硅氧化产物相互分离;该试样耐冲刷能力差,在发动机尾焰烧蚀平台模拟的热-力耦合环境中的质量损失率高达59%。P-Q/BZ复合材料需要解决热解膨胀问题,进一步提高抗冲刷性能。     

脆性材料中的裂纹对组合梁剪切件滑移的影响

组合梁的承载能力受多种因素的影响,工程中通常采用强度条件进行设计,这种方法的实质是假定剪切联接件具有无限大的滑移能力。实际上,剪切联接件的超量滑移会引起梁的破坏。假设组合梁由脆性材料和韧性材料组合而成,在考虑脆性材料产生拉伸裂纹的情况下,用等效刚度法计算了剪切件的滑移量,进而得出组合梁的极限弯矩。     

剪切来流条件下的涡生振荡机理的数值研究

将指数极坐标系建立在运动的圆柱上,推导了运动坐标中剪切来流条件下,涡生振荡的涡量-流函数守恒方程及其初始和边界条件,圆柱表面的水动力表达式以及圆柱振荡方程。对圆柱从静止开始振荡,到发展为稳定振荡状态进行了计算和讨论,描述了脱体涡街的发展过程,升阻力相图的连续变形和漂移,圆柱振荡和平衡位置的变化过程。并研究了涡生振荡终态随剪切度K的变化。结果表明,剪切来流给流场加入了背景涡,使圆柱的上涡增强而下涡减弱,流场的对称性被破坏。随着剪切度K的增大,涡街的倾斜程度增大,压力曲线的漂移量增大,由此导致升力的绝对值增大,圆柱的振幅增大且平衡位置向圆柱下侧的漂移也越大。     

An interface shear damage model of chromium coating/steel substrate under thermal erosion load

The Cr-plated coating inside a gun barrel can effectively improve the barrel's erosion resistance and thus increase the service life.However,due to the cyclic thermal load caused by high-temperature gun-powder,micro-element damage tends to occur within the Cr coating/steel substrate interface,leading to a gradual deterioration in macro-mechanical properties for the material in the related region.In order to mimic this cyclic thermal load and,thereby,study the thermal erosion behavior of the Cr coating on the barrel's inner wall,a laser emitter is utilized in the current study.With the help of in-situ tensile test and finite element simulation results,a shear stress distribution law of the Cr coating/steel substrate and a change law of the interface ultimate shear strength are identified.Studies have shown that the Cr coating/steel substrate interface's ultimate shear strength has a significant weakening effect due to increasing temperature.In this study,the interfacial ultimate shear strength decreases from 2.57 GPa(no erosion)to 1.02 GPa(laser power is 160 W).The data from this experiment is employed to establish a Cr coating/steel substrate interface shear damage model.And this model is used to predict the flaking process of Cr coating by finite element method.The simulation results show that the increase of coating crack spacing and coating thickness will increase the service life of gun barrel.     

有限元强度折减法研究进展

介绍笔者近年来在有限元强度折减法分析边坡稳定性方面的一些进展,主要包括有限元中边坡破坏的判据,屈服准则的影响和选用,有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用,有限元强度折减法在支挡结构与岩土介质共同作用方面的应用,最后介绍了三维有限元强度折减法的一些研究进展。通过这些工作,使有限元强度折减法的计算精度得到很大提高,并扩大了有限元强度折减法的应用范围。     

三峡库区某滑坡有限元分析

库区大量的边坡滑坡因其特殊的地质条件,传统的分析方法无法分析其发展过程,有限元强度折减法是近年来兴起的一种新方法,克服了传统方法的局限,已在工程中得到了应用。运用其对库区某碎石土滑坡工程进行了分析并对其作出稳定性评价,最后与极限平衡条分法(Spencer)进行比较,二者结果相当接近。     

Numerical investigation of the failure mechanism of cubic concrete specimens in SHPB tests

Cylindrical specimens are commonly used in Split Hopkinson pressure bar (SHPB) tests to study the uniaxial dynamic properties of concrete-like materials.In recent years,true tri-axial SHPB equipment has also been developed or is under development to investigate the material dynamic properties under tri-axial impact loads.For such tests,cubic specimens are needed.It is well understood that static material strength obtained from cylinder and cube specimens are different.Conversion factors are obtained and adopted in some guidelines to convert the material strength obtained from the two types of specimens.Previous uniaxial impact tests have also demonstrated that the failure mode and the strain rate effect of cubic specimens are very different from that of cylindrical ones.However,the mechanical background of these findings is unclear.As an extension of the previous laboratory study,this study performs numerical SHPB tests of cubic and cylindrical concrete specimens subjected to uniaxial impact load with the validated numerical model.The stress states of cubic specimens in relation to its failure mode under different strain rates is analyzed and compared with cylindrical specimens.The detailed analyses of the numerical simulation results show that the lateral inertial confinement of the cylindrical specimen is higher than that of the cubic specimen under the same strain rates.For cubic specimen,the corners are more severely damaged because of the lower lateral confinement and the occurrence of the tensile radial stress which is not observed in cylindrical specimens.These results explain why the dynamic material strengths obtained from the two types of specimens are different and are strain rate dependent.Based on the simulation results,an empirical formula of conversion factor as a function of strain rate is proposed,which supplements the traditional conversion factor for quasi-static material strength.It can be used for transforming the dynamic compressive strength from cylinders to cubes obtained from impact tests at different strain rates.     

框支短肢剪力墙转换结构不同墙肢布置方式抗震试验研究

框支短肢剪力墙转换结构在实际工程中已得到广泛应用,但其理论研究尚需完善.在试验和分析的基础上,通过对不同墙肢布置方式的两榀斜柱式转换结构试件在竖向和水平荷载共同作用下受力机理、承载能力、破坏形态、滞回特性、变形能力、延性系数、抗震耗能以及破坏机制等抗震性能参数的分析和对比,揭示了墙肢布置方式变化对整个转换结构受力性能及...     

埋入式抗滑桩支护边坡稳定性分析

为研究埋入式抗滑桩在滑坡治理中的适用性,总结前人经验并经大量现场调查研究,提出埋入式抗滑桩支护的3种失效模式,即桩后滑体整体失稳、桩顶滑体越顶失稳和桩前滑体滑移失稳;并从失效模式入手,简化埋入式抗滑桩支护边坡稳定性分析模型。结合定点剪出的破坏假定,用传递系数法分别验算桩周3部分土体即桩后土体、桩顶土体和桩前土体的稳定性。最后在埋入式抗滑桩支护边坡稳定性分析模型的基础上,围绕滑体几何形态、滑面倾角、滑带及滑体力学性质等关键因素,对埋入式抗滑桩的适用条件进行探讨。研究表明:埋入式抗滑桩置于平缓段有利于其阻隔作用的发挥,保证桩前滑体的稳定性;置于滑体强度大于滑带强度的滑坡,有利于利用滑体较高的土工参数;置于坡面平缓的滑坡,有利于桩顶滑体的稳定。