三维表面裂纹扩展轨迹与数值仿真研究

针对三维表面裂纹扩展形态和轨迹难以预测的特点,基于ANSYS有限元分析软件,利用三维裂纹扩展仿真方法,开发三维裂纹扩展程序,研究典型的三维表面单裂纹与三维非等大共面表面双裂纹扩展轨迹,实现了任意三维多裂纹扩展轨迹的数值模拟。主要研究内容与结论如下：针对三维表面单裂纹模型,当初始裂纹形状c/a>1时,最深处的应力强度因子值大于自由表面处应力强度因子值,随着裂纹的不断扩展,前缘会渐渐趋于稳定的圆形。而对于三维非等大共面表面双裂纹,较大的裂纹扩展速率大于较小的裂纹。开始时2条裂纹均沿光滑的样条曲线扩展,后来受到另一条裂纹的影响,在彼此接近处,由于应力放大作用,此部位的应力强度因子变大,扩展速率也会高于裂纹前缘其他部位。     

复合材料围裙钉补法连接结构的强度实验

为了提高战场条件下复合材料围裙钉补法快速修补结构的强度,避免围裙破损的继续扩大,及时恢复气垫船的战技术性能,对修补区域的连接结构进行了强度实验,分析了连接结构的宽度、孔径、端距等参数对修补区域强度的影响。结果表明:修补时应尽可能避免发生剪切破坏,使修补区域产生挤压破坏模式;当板宽/孔径(W/D)过小时,连接结构发生拉伸破坏,如果W/D过大,则发生剪切破坏,修补效果反而下降;当端距/孔径(e/D)过小时,连接结构发生剪切破坏,随e/D增大,连接强度也相应增大。     

大长径比弹体侵彻混凝土结构强度、稳定性及振动特性研究

针对典型大长径比弹体SDB在侵彻混凝土靶时的结构强度及稳定性问题,基于空腔膨胀阻力模型,给出了其在不同打击工况下极限安全壁厚、抗弯破坏临界倾角及攻角的控制要求。基于压弯耦合屈服条件,研究了着靶速度、着靶姿态及无量纲壁厚对弹体结构塑性弯曲失稳的影响规律,进一步得到了保证弹体稳定条件下结构参数(长径比、无量纲壁厚)、着靶状态参数(着靶速度、着靶姿态)及弹体材料强度间的耦合约束控制条件。考虑大长径比对弹体结构振动响应的影响,通过有限元模态分析及谐响应分析获取了弹体结构的固有频率及模态振型,揭示了结构的振动响应特性。研究结论和成果可为大长径比弹体结构设计、能力评估及弹目交汇参数控制提供思路和依据。     

试件水灰比和胶砂比对混凝土硫酸盐侵蚀速度影响

通过大量试验,采用强度指标研究了试件水灰比和胶砂比对硫酸盐侵蚀速度的影响.结果表明:试件的水灰比越大,胶砂比越小,侵蚀速度越快;为了加快硫酸盐侵蚀速度,宜采用大水灰比、小胶砂比的试件.在各种条件下,硫酸钠侵蚀破坏的速度比硫酸镁侵蚀快.对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数.     

大型砖砌体烟囱的碳纤维加固技术

碳纤维（CFRP）加固技术在混凝土结构加固中应用日益广泛,但在工程结构加固实践中经常忽视由于碳纤维具有负的热膨胀系数,与被加固混凝土构件热膨胀系数差异较大,加固后两者在共同工作时所产生的温度效应问题,详细介绍了碳纤维加固修补砖砌烟囱这一特殊工程实例,通过计算分析选择适当的施工温度（温度应力零点）,采用改性粘结剂等措施解决了砌体的正温度效应和碳纤维材料的负温度特性之间的差异引起的砌体开裂问题,供同类工程参考。     

磺化酚醛树脂的研究:高效减水剂的制备及其对混凝土工作度和力学性能的影响

制备了以磺化酚醛树脂为基础的3种高效减水剂,该高效减水剂能显著地减少用水量和改善混凝土工作度以及力学强度.测试结果显示:随掺量的增加,混凝土抗压强度在一定范围内有明显的提高,然后增加较慢或有所下降;混凝土的抗折、抗拉、抗剪强度以及与钢筋的粘接强度均高于对照空白样.同硅灰、磨砂矿渣相结合还获得了抗压强度大于100MPa、流动性好的超高强混凝土.     

新型BFRP筋增强混凝土受弯构件挠度控制

玄武岩纤维塑料增强筋（BFRP筋）的特性导致以其为增强筋的受弯构件出现裂缝后刚度降低非常明显,变形发展过快。因此,对BFRP筋混凝土梁的设计主要应根据其变形性能标准的要求来进行。为方便设计人员进行BFRP筋受弯构件设计,结合试验研究,通过对比国内外有关FRP筋混凝土梁开裂截面有限惯性矩计算模型的研究,探索出适合BFRP筋混凝土梁开裂截面有效惯性矩计算模型;通过建模分析,表明有限元计算模型和其他几种计算模型一起可以应用于BFRP筋混凝土梁直接挠度控制。推导出FRP筋受弯构件配筋率计算公式,结合直接挠度控制研究,提出通过控制跨高比限值来进行梁尺寸初选的间接挠度控制计算公式。     

型钢混凝土桁架节点有限元分析

由于普通结构设计软件无法实现型钢混凝土空间桁架节点内部细化计算分析,为解决这一问题,通过采用ANSYS软件对整体结构进行静力分析,并提取桁架节点处各构件的内力,将其施加于桁架节点的实体模型,进行精细的有限元计算分析;检验桁架节点实体模型内部应力是否满足强度要求,验证结构设计时节点区域的型钢选取和配筋的合理性;同时将分析结果与在该结构施工现场实际检测结果进行对比。结果表明,AN—SYS软件能够准确地完成普通结构设计软件无法完成的复杂结构模型的细化有限元分析。     

高掺量碳纤维增强活性粉末混凝土力学性能实验

采用一种新的碳纤维自分散工艺和专用分散设备制备出了掺量达胶结材质量8％的碳纤维增强活性粉末混凝土;研究了碳纤维掺量对活性粉末混凝土的力学性能影响规律。实验结果表明,在碳纤维掺量高时,活性粉末混凝土的力学性能受碳纤维掺量和水胶比两个因素共同作用。     

重塑非饱和含粘砂土变形强度特性的三轴试验

利用多功能土工三轴仪探讨了非饱和含粘砂土的变形和强度特性,共进行3种应力路径的三轴试验：控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的三轴收缩试验、控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验。研究结果表明：该土的屈服净平均应力和偏应力都随吸力增大;在净平均应力不变的条件下,该土的屈服吸力是一常数但不等于土样在历史上曾受过的最大吸力;随着净围压增大,其应力-应变曲线由软化向硬化型转变;在高吸力高围压下,呈现脆性破坏。控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验在p—q平面内的强度包络线为直线;在试验研究的吸力范围（50～200kPa）内,该土的粘聚力随吸力线性增加;内摩擦角随吸力的变化很小,可以认为是一常数;该土具有显著的剪胀特性,剪胀性不仅取决于千密度与围压,而且还与吸力密切相关。