采用底部开缝立方体劈拉试件测定混凝土起裂断裂韧度

为了测定混凝土起裂断裂韧度,提出了一种采用底部开缝立方体劈拉试件的试验方法,并采用数值分析方法拟合了该加载条件下缝尖的应力强度因子计算公式,通过测量高度为１００ｍｍ、２００ｍｍ和３００ｍｍ,缝高比为０．２、０．３、０．５和０．７的立方体劈拉试件及三点弯曲梁试件的起裂荷载,进而计算起裂断裂韧度并研究其尺寸效应。结果表明,采用底部开缝立方体劈拉试件和三点弯曲梁试件测定的起裂韧度基本一致,计算结果皆无明显尺寸效应,说明提出的方法能够有效测定混凝土起裂断裂韧度。与传统的三点弯曲梁方法相比,该方法具有试件制备简单、试验操作方便等优点,为现有的混凝土断裂参数实验测定提供有效补充。     

40CrNi_2Si_2MoVA钢棒材晶粒度控制

随着科技的进步与发展,以改变合金成分提高超高强度钢的强度和韧性已经很困难。本文以40Cr Ni2Si2Mo VA钢为例,探讨了通过控制晶粒度尺寸提高钢强度和韧性的方法。     

CKC新型混凝土抗冲撞材料生产性试验研究及展望

 船闸的耐久性一直是水利水电领域研究的重要课题,而船闸闸墙混凝土受过往船只的碰撞、摩擦容易受到破坏,形成擦痕,这不仅极大地影响到了船闸的耐久性,并影响其美观。通过对国内外现有部分工程材料的技术资料和使用情况的调研,选择具有环氧树脂和聚氨酯分子链段结构的特殊树脂为基体,初步制备出了CKC系列新型防护修补材料,并在三峡工程五级永久船闸现场进行了生产性科学试验研究。由于CKC系列新型防护修补材料特殊的分子结构,使它既具有环氧树脂硬度高、粘结性强的特点,又具有聚氨酯的韧性和耐磨性的特点。通过2次半年期与一年期的检测,闸墙修补的CKC材料基本完好无损。     

基于数字图像相关方法的黄河冰断裂性能研究

河冰的断裂性能是衡量河冰承载力、模拟和预测开河的重要参数。为明晰黄河冰的断裂性能,基于数字图像测量技术(Digital Image Correlation,DIC)开展了黄河冰的三点弯曲梁试验,分析了不同条件下试样的断裂形态,研究了温度和加载速率对黄河冰断裂韧度的影响。研究结果表明:DIC方法适用于黄河冰断裂试验的研究;黄河冰试样的断裂形态主要受到晶体形态的影响,试样的破坏形式以Ⅰ型断裂为主;黄河冰断裂韧度随着加载速率的增加而降低,随着温度的升高而减小,但在试验给定温度范围内降幅较小;提出了黄河冰断裂韧度与温度、加载速率的关系式,为极限荷载作用下河冰断裂过程的分析及冰荷载断裂参数的选用提供了依据。     

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。     

超高韧性水泥基复合材料基本力学性能

超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)是一种中等纤维体积掺量的随机分布的短纤维增强高性能水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲缺口梁断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和断裂性能。试验结果表明,超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右,如此小的裂缝宽度可以有效地阻止侵蚀性物质的侵入,提高钢筋混凝土结构的耐久性。拉伸和弯曲试验测得的超高韧性水泥基复合材料的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm左右。超高韧性水泥基复合材料的抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲缺口梁试验证明,超高韧性水泥基复合材料的峰值荷载和峰值荷载对应变形都较基体有明显的提高。缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,超高韧性水泥基复合材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时超高韧性水泥基复合材料具有对小缺口不敏感的特性。四种试验的结果证明超高韧性水泥基复合材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。     

含水率及加载速率对纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性的影响

试验中观察到含水率及加载速率对钢纤维、粗合成纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性测试中的脆断概率影 响显著,为此,研究了这2 个试验条件对弯曲韧性测试的影响. 试件在(20依2)益、(60依5)% 相对湿度条件下分 别干燥0,16,24 及72 h,获得不同程度的干湿状态;然后按照ASTM C1609 及CECS 13 的三分点加载,以 0. 05 mm/ min加载速率测试弯曲韧性. 对于干燥时间分别为24 和72 h 的试件,以0. 05,0. 10 及0. 20 mm/ min 加 载速率分别测试其弯曲韧性. 结果表明,随着含水率降低,第一峰值弯曲强度明显降低;未经干燥的水饱和试件 弯韧试验中均发生脆断,但经干燥非饱和试件的特定挠度下残余弯曲强度、弯曲韧性T100,2. 0 随含水率降低而呈 现降低趋势. 纤维增韧喷射混凝土第一峰值强度、残余弯曲强度、弯曲韧性随加载速率提高而增大;配合比相同 时,相对含水率较高,上述抗弯性能随加载速率提高而增大的趋势更为明显;其原因可以解释为受孔隙中自由 水Stefan 效应引发黏聚力作用.     

T应力对脆性材料初始裂纹起裂角影响研究

为检验和提高MTS准则对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性,考虑了T应力在脆性断裂中的作用,建立了广义MTS准则。该准则描述了变量Ⅰ型和Ⅱ型断裂应力强度因子、断裂韧性KⅠ和KⅡ、平行裂纹的应力分量T应力以及临界裂纹扩展区半径对裂纹扩展的影响,对裂纹尖端应力分布的描述更加精确。研究结果表明：考虑T应力后,初始起裂角随裂纹倾角增大呈现先增大后减小的趋势;相比于GMTS准则预测结果,在β>45°时MTS准则预测起裂角偏大,且起裂角对T应力变化更加敏感;而在β>45°时预测结果受T应力变化影响均偏小;对于复合型裂纹,由GMTS准则计算得到的断裂角与传统MTS计算得到的结果区别很大。脆性材料裂纹扩展受到裂纹尖端奇异应力K及常数项T应力的共同控制,通过考虑裂纹尖端Williams级数解高阶项的影响提高了对裂尖应力分布的描述精度。     

不同初始缝高比楔入劈拉试件断裂试验研究

为研究初始缝高比对混凝土断裂性能的影响,设计4组共32个不同初始缝高比的试件进行楔入劈拉试验。测定试件断裂过程中的荷载、裂缝张口位移、混凝土应变等参数的特征值及全过程曲线。以双K断裂理论为基础,计算不同初始缝髙比试件的有效裂缝长度a_c、起裂断裂韧度Kⁱⁿⁱ_IC和失稳断裂韧度K^un_IC等断裂参数。试验结果表明:有效裂缝长度a_c随缝高比的增大而增大,裂缝亚临界扩展量Δa_c随缝高比的增大而减小;起裂断裂韧度不受初始缝高比的影响,失稳断裂韧度随缝高比的减少有所增大,当a₀/D≥0.5时,为一常数。     

PVA纤维超高韧性水泥基复合材料的室内研究及现场试验

针对新安江电站厂房顶溢流面抗冲磨防护材料长期在湿热的水中浸泡的环境条件(高温、高湿、振动、高速水流冲蚀),本文选用聚乙烯醇纤维(PVA)超高韧性水泥基复合材料进行了室内性能试验,试验表明,该材料28 d龄期极限拉伸应变可达到2.61%、拉伸强度为3.75 MPa、抗折强度为12.3 MPa,28 d和90 d抗压强度分别为29.1 MPa和44.9 MPa,热水浸泡条件下试件的拉伸强度、抗压强度和抗折强度均有较大提高。通过现场试验,研究了PVA纤维超高韧性水泥基复合材料的拌和、抹面及二次收光、养护等施工工艺,为该材料在溢流面及泄洪道的大面积抗冲磨防护提供了经验。