用直裂缝平台巴西圆盘确定混凝土的动态断裂韧度

采用一种直裂缝平台巴西圆盘试件,在分离式霍普金森压杆系统上研究了混凝土动态起裂韧度的测试方法。该方法基于一维应力波理论,利用压杆上的应变信号计算试件所受的动态冲击载荷P(t),结合动态有限元法求得试件相应的动态应力强度因子KI(t),再由试件上应变片测得的起裂时间tf对应的临界动态应力强度因子KI (tf),即为混凝土的动态起裂韧度KId。试验表明,混凝土的动态起裂韧度高于在材料试验机上测得的静态断裂韧度,因为在动态加载情况下,圆盘试件除在预制裂缝方向产生与静态加载一样的裂缝扩展外,还产生大致平行于预制裂缝方向的多重裂缝扩展破坏现象。试件破坏模式、临界破坏时间等是影响混凝土材料动态起裂韧度测试结果的重要因素。     

用直裂缝平台巴西圆盘确定混凝土的动态起裂韧度

采用一种直裂缝平台巴西圆盘试件,在分离式霍普金森压杆系统上研究了混凝土动态起裂韧度的测试方法。该方法基于一维应力波理论,利用压杆上的应变信号计算试件所受的动态冲击载荷,结合动态有限元法求得试件相应的动态应力强度因子,再由试件上应变片测得的起裂时间对应的临界动态应力强度因子,即为混凝土的动态起裂韧度。试验表明,混凝土的动态起裂韧度高于在材料试验机上测得的静态断裂韧度,在动态加载情况下,圆盘试件除在预制裂缝方向产生与静态加载一样的裂缝扩展外,还产生大致平行于预制裂缝方向的多重裂缝扩展破坏现象。试件破坏模式、临界破坏时间等是影响混凝土材料动态起裂韧度测试结果的重要因素。     

用边裂纹平台圆环试样测试岩石的Ⅰ型动态断裂韧度

用大直径(φ100 mm)分离式霍普金森压杆径向冲击边裂纹平台圆环试样,测试砂岩的Ⅰ型动态断裂韧度。使用裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)测定试样起裂时刻和裂纹扩展速度,结果表明裂纹扩展计测定比传统电阻应变片更为灵敏,测定结果更接近裂纹破坏真实情况。用实验-数值法确定了试样的动态起裂韧度,采用实验-数值法并结合普适函数进一步求得砂岩的动态扩展韧度。研究发现在一定范围内动态起裂韧度随加载率的增加而增大,而动态扩展韧度随裂纹扩展速度的变大而略微增加。     

平台巴西圆盘试样岩石动态拉伸特性的试验研究

采用INSTRON电液伺服材料试验机对大理岩平台巴西圆盘试样实施了动荷载试验,获得了大理岩在动荷载下的拉伸强度与弹性模量,并与静态实验进行了比较分析.结果表明大理岩在动荷载下的拉伸强度与弹性模量比静荷载下均有提高.与完整平台试样比较,平台有助于试样从中心起裂.总结了试样加工和测试方面的经验,探讨了岩石在动荷载下的破坏机理.     

岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度

用三点弯曲试件测试了岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度，试验结果表明：岩石与混凝土界面裂缝的断裂及断裂韧度均小于混凝土的相应值。     

硅酸盐混凝土与岩石材料的动态力学性能比较研究

通过采用ＳＨＰＢ（分离式霍普金森压杆）装置对混凝土和岩石进行了五种不同应变率下的动态压缩实验,由此得出两种材料的基本动态力学参数,从而进一步归纳出这两种材料的动态抗压强度、峰值应变与应变率的关系,并引入比能量吸收对材料的动态破坏机制进行研究,明确两种材料的动态破坏机制,这为今后的相关工程有序开展提供了丰富的理论指导,在保障工程顺利进行的同时,最大限度的提高了工作效率。     

裂纹尺寸对混凝土抗压强度的影响规律和动态断裂韧度计算方法研究

目前,学者普遍认为裂纹尺寸对混凝土抗压强度的影响不大,并采用较为复杂的方法计算混凝土动态断裂韧度。为全面分析混凝土内部缺陷对混凝土力学性能的影响,并简化动态断裂韧度的计算方法。文中利用线弹性断裂力学理论,探讨了裂纹尺寸对混凝土抗压强度的影响规律,研究表明,当分支裂纹间距一定时,混凝土抗压强度随裂纹尺寸的增大而降低。基于上述研究,给出了不同含水率下混凝土动态断裂韧度的近似计算方法。模型计算结果与宏观试验现象较为一致,表明文中计算模型可以较好地反映混凝土的动态断裂特性。     

岩石抗拉强度和断裂韧度的三点弯曲试验研究

断裂韧度和抗拉强度是岩石两个重要的力学特性。利用带切口的三点弯曲梁试验,研究了砂岩的断裂韧度和抗拉强度特性。对比和分析了带切口三点弯曲和巴西劈裂试验抗拉强度的差别。从理论和试验上,分析了目前常用的三种断裂韧度计算公式的差别。利用Ｊ积分理论计算了带切口的三点弯曲梁的断裂韧度ＫＩＣ。研究结果表明:相比于巴西劈裂试验,利用带切口的三点弯曲试验测得的抗拉强度更加稳定可靠;目前常用的三种断裂韧度计算公式在ａ／ｈ较小时相差不大,但随着ａ／ｈ的增大,差别越来越大,建议选用ＡＳＴＭ提出的公式;利用Ｊ积分计算得到的断裂韧度ＫＩＣ介于ＡＳＴＭ和Ｔａｄａ给出的公式计算结果之间,说明该方法是可靠的。     

掺再生塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能研究

将塑料废物制成塑料颗粒掺入混凝土中,不仅能减少环境污染减低能耗,而且能提高混凝土的韧性。为探究含塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能,通过改进的霍普金森压杆试验研究了塑料颗粒掺量对自密实混凝土的破坏形态、应力应变曲线、峰值应变、动态抗压强度以及能量耗散密度的影响。结果表明:塑料颗粒自密实混凝土的破坏形态更加有韧性,应力应变曲线有更大的峰值应变和更长的峰后反应,动态抗压强度随塑料掺量的增加而显著减小,能量耗散密度随塑料颗粒掺量的增加呈降低趋势,但存在最优塑料掺量,使得塑料颗粒自密实混凝土相对普通混凝土有更高的冲击韧性。     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的数值模拟

本文将起裂断裂韧度作为材料参数,提出了混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则,即当外荷载引起的裂缝尖端应力强度因子与黏聚力引起的裂缝尖端应力强度因子的差值达到起裂断裂韧度时,裂缝开始扩展。在此基础,上采用有限元法对混凝土Ⅰ型裂缝的断裂过程进行了数值模拟,分别计算了不同尺寸混凝土试件的荷载-裂缝口张开位移全曲线、临界裂缝亚临界扩展量、失稳断裂韧度并与应用DIANA软件的数值分析结果及试验结果进行了比较,吻合良好。研究还表明,只要给出混凝土的弹性模量、抗拉强度和起裂断裂韧度,即可用本文提出的方法计算混凝土失稳断裂韧度及裂缝扩展全过程。     

用电液伺服控制系统探讨大理岩动态起始问题

本文采用能量方法测定带直裂纹三点弯曲梁试件（ＳＥＣＲＢＢ）的动态断裂韧度ＫＩｄ，并进行了大理岩动态断裂的试验研究，同时计算了ＳＥＣＲＢＢ试件临界动应力强度因子，计算值与试验值符合较好。     

相对切口深度对混凝土断裂性能影响试验研究

以双K断裂模型为理论基础,采用混凝土标准三点弯曲梁试件,通过试验测得相对切口深度a0/h为0~0.6的5组试件的起裂荷载P_(ini)、断裂荷载P_(max)及临界裂缝口张开位移CMOD,计算得到起裂韧度K_(Ic)~(ini)、K_(Ic)~(un)断裂韧度,并使用立体显微镜对破坏后的混凝土进行切口尖端裂纹以及断裂面观察,探究其裂缝开展情况,以分析相对切口深度对混凝土断裂性能的影响。结果表明:相对切口深度越大,则试件起裂越早,而起裂荷载与断裂荷载的比值随初始缝高a_0的增大无明显变化,初始缝高对起裂荷载和断裂荷载的影响呈线性相关;起裂韧度和断裂韧度随着相对切口深度的增大无明显减小趋势,两者的比值随相对切口深度也无明显变化,即双K断裂参数取决于材料本身固有特性,与切口深度无关;混凝土断裂过程复杂,存在明显的亚临界扩展阶段,该阶段裂纹绕开骨料发展,整个断裂过程中裂缝扩展路径呈现出曲折型。     

水泥净浆和水泥砂浆材料的Ⅰ型断裂韧度测定

本文针对水泥净浆和水泥砂浆两种灌浆材料,采用三点弯曲梁进行了不同强度、不同尺寸以及不同初始缝高比的断裂试验。根据水工混凝土断裂试验规程,利用试验中测得的最大荷载及对应的裂缝口张开位移计算了水泥净浆和水泥砂浆的失稳断裂韧度,并通过电阻应变片法确定的起裂荷载得到了二者起裂韧度的实测值。试验中发现,水泥净浆并不是一经起裂就失稳破坏,而是在失稳破坏前存在着一个比较明显的裂缝稳定扩展过程。结果表明,随试件强度的提高,两种材料的起裂韧度和失稳韧度均增大,而随试件尺寸和初始缝高比的变化,水泥净浆的起裂韧度和失稳断裂韧度     

碾压混凝土层面双G断裂参数的试验研究

通过对不同形式的碾压混凝土层面及本体试件进行楔入劈拉试验,得到了各种层面形式的能量型断裂参数,比较了层面处理方式和间隔时间对于层面断裂性能的影响。通过对断裂参数规律的分析得出,本体试件的失稳断裂韧度最大,终凝后处理的层面形式的试件次之,初凝与终凝之间处理的层面形式的试件更小,初凝前处理的层面形式的试件最小。层面间隔时间相同的情况下,层面经过处理的试件要比层面不处理的试件的失稳韧度大;层面处理方式相同的情况下,层面间隔时间短的试件的断裂韧度比间隔时间长的略大。     

不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件断裂过程试验研究

为探讨不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件断裂过程的差异性及其尺寸效应,设计了高度为0.25 m、0.30 m、0.40 m、0.50 m的4组16根不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件,对其进行全过程断裂试验,并分析了荷载~张口位移曲线、起裂和失稳荷载、起裂和失稳韧度等断裂参数的变化。结合双K断裂韧度计算方法,得到不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。结果表明:不同尺寸混凝土试件断裂过程具有差异性;起裂韧度不随试件高度的增加而变化,失稳断裂韧度随试件高度的增加而增大。试件高度从0.25 m增加到0.50 m时,失稳韧度增加了0.40 MPa·m1/2。