历经单调荷载历史混凝土动态受压损伤特性的研究

研究了历经不同单调荷载历史后混凝土试件在不同应变速率（10-5/s、10-4/s、10-3/s）下的动态单轴受压试验,对比分析了混凝土应力-应变全曲线,并采用改进后的Weibull统计模型分析了单轴受压损伤特性。试验结果表明：在相同荷载历史下,随着应变速率的提高,混凝土峰值应力及弹性模量明显增加,峰值应变变化不明显;在相同的应变速率下混凝土峰值应力、峰值应变和弹性模量随荷载历史幅值的增加而降低,历经85%的单调荷载历史幅值后,混凝土残余强度降低显著;当单调荷载历史低于某一槛值时,荷载历史对混凝土强度影响较小,但是加载历史高于某一槛值时,混凝土损伤变量随应变速率的提高而增加,混凝土极限抗压强度明显降低。     

循环加载混凝土损伤特性试验研究

为了研究混凝土在循环加载情况下的损伤特性,采用真三轴材料试验机,对 的标准圆柱体混凝土试件在应变速率为10-5/s、10-4/s和10-3/s下进行单轴动态受压试验,研究了在循环加载下混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量,并选取基于Weibull统计分布改进后的损伤本构模型进行损伤拟合验证。结果表明,在相同循环加载历史的情况下,随着应变速率的提高,其损伤变量值明显降低,其损伤应变槛值逐渐增大。该改进后模型可以有效描述单轴循环加载状态下混凝土的损伤过程。     

混凝土尺寸效应的动态率相关性试验研究

为了研究应变速率和尺寸对混凝土动态力学特性以及变形规律的影响,对150mm、300mm、450mm的立方体混凝土试件分别进行了10?-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s四种应变速率下的单轴压缩试验。试验结果表明,相同尺寸的混凝土峰值应力随应变速率的提高而增大;相同应变速率下混凝土的峰值应力、峰值应变均随混凝土尺寸的增大而减小;相同应变速率下, 混凝土的弹性模量随混凝土尺寸的增大而增大;不同尺寸混凝土的峰值应力不能仅根据规范中考虑的折减系数进行换算。     

定侧压下混凝土双轴动态受压试验研究

利用大型电液伺服多功能动静力三轴仪对边长为300mm的立方体混凝土试件进行了4种侧应力（单轴准静态抗压强度fc的0、6%、12%、18%）和3种应变速率（10-5/s、10-4/s、10-3/s）下的双轴压试验,探讨了不同侧应力和不同加载速率下混凝土的强度特性和变形特性。研究结果表明：侧应力的变化对混凝土的抗压强度和变形影响很大,各侧应力下的最大影响幅值分别达56.53%和99.60%;相对而言,应变速率对混凝土的抗压强度和变形影响效果要弱,各应变速率下的最大影响幅值分别达6.28%和30.17%;随侧应力和应变速率的提高,混凝土的刚度逐渐增强。     

历史荷载作用对混凝土受压动态力学性能的影响

对历经单调加载历史和循环加载历史后的混凝土,进行了应变速率为10-5、10-4、10-3/s下的单轴压缩试验。试验结果表明：（1）历经单调加载历史的混凝土,随着应变速率的提高,峰值应力、峰值应变、弹性模量均增加;（2）历经循环加载历史的混凝土,随着应变速率的提高,峰值应力和峰值应变均增加,而弹性模量则减小;（3）在应变速率为10-5/s时,历经单调加载历史比历经循环加载历史的混凝土的峰值应力和峰值应变大,但弹性模量相差很小;在应变速率为10-3/s时,历经单调加载历史比历经循环加载历史的混凝土的弹性模量大,但峰值应力和峰值应变相差很小。     

自然湿度及围压作用下的混凝土率效应试验研究

利用大型多功能静动力三轴仪系统地进行了混凝土常规三轴静动态抗压性能试验,分析了混凝土在不同水压(0、2、5、10 MPa、)中受不同加载速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)、10~(-2)/s)作用下的力学与变形特性。试验结果表明,混凝土的强度随应变速率的增大而增大,随围压增大而增大;峰值应变总体随应变速率增大而增大,随围压增大变化不明显;弹性模量随加载速率的增加总体呈增大的趋势,与加载环境的相关性较小;混凝土的破坏形态与应变速率及加载环境的相关性均较小。     

循环荷载下混凝土耗散能及塑性应变演化动态试验研究

对尺寸为300 mm×300 mm×300 mm立方体混凝土试件进行了4种应变速率下的单轴循环加卸载试验,分析了加卸载过程中混凝土耗散能及塑性应变随加卸载次数之间的关系。结果表明:低应变速率下耗散能随循环次数的增加先增大后减小,高应变速率下耗散能则逐渐增大;耗散能与试件破坏程度密切相关,耗散能越大试件破坏所呈现出的结构面越多,破坏程度越大;在整个循环加卸载过程中混凝土的塑性应变增量较为稳定,与耗散能不呈现明显的正相关性;加卸载循环过程中混凝土塑性应变几乎均匀增加,且与加载速率无关。     

大庆红旗泡水库淡水冰弯曲强度试验研究

采用三点弯曲法对大庆红旗泡水库淡水冰试样进行弯曲试验.冰梁发生破坏时,主要经历三个阶段:第一阶段是在杂质和气泡边缘首先产生微裂缝;随着荷载的增加,出现新的微裂缝,并且受拉区达到抗拉强度,此为第二阶段;此后荷载继续增加,冰中微裂缝扩展延伸为宏观裂缝,当施加的荷载大于冰梁的杭拉强度时,冰梁即被破坏,这是第三阶段.在分析上述淡水冰破坏机理的基础上,对试验结果进行研究.结果表明,水库淡水冰弯曲强度与应力速率和冰温有着密切关系.在小于2 kPa/s的应力速率范围内,随着应力速率的增大,弯曲强度减小.冰温在-5℃～15℃范围内,对应的应力速率在30～70 kPa/s范围内时,冰梁弯曲强度达到极限,同时也揭示了极限弯曲强度对应的应力速率随着温度的降低逐渐向低应力速率转化.达到极限弯曲强度后,应力速率继续增加,弯曲强度值呈减小趋势.弯曲强度随着冰温的降低呈增加趋势,且弯曲强度在-15℃时达到最大值2 270 kPa.     

不同改良剂对红壤土水特征曲线及吸附强度的影响

【目的】向边坡土壤内加入改良剂会对土体水分产生较大影响,揭示此过程中土水特征曲线及吸附强度的变化规律可为采用改良剂进行边坡治理提供依据。【方法】通过测定不同配比的糯米胶、木纤维、糯米胶/木纤维混施的红壤土的基质吸力ψ和体积含水率θv,绘制土水特征曲线并分析典型特征参数变化;采用直剪试验测定不同改良剂红壤饱和状态的内摩擦角φ,结合Fredlund双应力变量抗剪强度理论,分析不同改良剂对红壤吸附强度τ_ψ的影响。【结果】(1)糯米胶和木纤维能提高土体饱和含水率θs,混合改良剂反之;糯米胶和混合改良剂会降低土水特征曲线的残余含水率θr,木纤维只有在较低或较高掺量时才会降低残余含水率,反之增高;3种改良剂均能提高土水特征曲线的进气值ψa,混合改良剂>糯米胶>木纤维;糯米胶会降低土水特征曲线的残余值ψr,木纤维反而增加残余值,混合改良剂介于二者之间且高于素土;糯米胶的土水特征曲线斜率|k|最大,其次是混合改良剂和木纤维。(2)不同改良剂红壤随θv降低,ψ增加,吸附强度τ_ψ增大,抗剪强度随ψ增加的速率减小。在23.73%～30.76%体积含水率...     

玄武岩纤维-砒砂岩水泥土力学特性试验研究

为了降低黄河流域泥沙治理成本,提高砒砂岩的利用价值,在砒砂岩中掺入适量水泥和纤维改善其力学性质及功能性.借助玄武岩纤维(BF)的加筋效应,配制玄武岩纤维掺量为0.2%,0.5%,0.7%的BF-砒砂岩水泥土试块,进行无侧限抗压强度和SEM扫描电镜试验.探究BF掺量、龄期对BF-砒砂岩水泥土强度影响以及BF-砒砂岩水泥土强度形成机理; 建立了玄武岩纤维参与下砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程.结果表明:纤维掺入有效提高了砒砂岩水泥土的强度,其强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺量为0.2%时达到峰值强度; BF-砒砂岩水泥土后期强度同比砒砂岩水泥土强度提高更明显; BF-砒砂岩水泥土的龄期与无侧限抗压强度表现为正相关,而与其强度增长速率表现为负相关; 水泥掺量10%、纤维掺量0.2%的砒砂岩水泥土在强度指标上完全可以替代水泥掺量15%的砒砂岩水泥土; 建立龄期28 d时,BF掺量0~0.7%的BF-砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程,反映了各纤维掺量下应力-应变变化及破坏情况.     

风积沙混凝土力学性能及孔隙特征

为了解决中国西北地区天然河砂分布不均及资源短缺的问题,利用库布齐沙漠风积沙替代部分天然河砂作为细骨料配制风积沙混凝土,通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度与核磁共振孔隙等因素对风积沙混凝土进行试验研究.结果表明:随着风积沙掺量增加,混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度均呈先增高后降低的趋势,且风积沙掺量分别为20%,30%与40%的混凝土可满足设计强度要求;随着养护龄期增加,风积沙掺量为30%的混凝土强度值增长幅度最大.风积沙混凝土核磁共振T₂图谱共有3个特征峰,随着养护龄期增加,混凝土中大孔隙都向着小孔隙方向发展;随着风积沙掺量增加,孔隙度呈先降低后增高的趋势,且凝胶孔与毛细孔呈先增加后减少的趋势.该研究可以为风积沙混凝土在中国干旱半干旱地区水利工程中应用推广提供理论依据.     

聚丙烯纤维对渠道矿渣混凝土力学性能影响的研究

为降低渠道衬砌混凝土的脆性,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中。共采用体积含量占混凝土的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%和0.8%八个掺量的聚丙烯纤维,以及矿渣替代水泥量的35%、45%、55%、65%、75%五个掺量的矿渣组成的21个混凝土配合比。试验结果表明,掺加矿渣和聚丙烯纤维使硬化混凝土密度减小;对于大多数配合比的矿渣混凝土,聚丙烯纤维降低了抗压强度,提高了抗折强度和劈拉强度;其中0.2%~0.4%的聚丙烯纤维和45%~55%的矿渣是最优掺量。进一步以电镜扫描图(SEM)显示的混凝土基体微观结构解释了其宏观力学性能。     

温度及矿化度对土壤持水性能的影响

采用离心机法测定了不同矿化度(1、3、5、10g/L)的NaCl和Na2SO4溶液在不同温度条件下(5、10、20、30℃)对土壤水分特征曲线及其van Genuchten方程参数的影响。结果表明,温度与θs、α均呈现显著的负相关,相关系数分别为-0.83、-0.99;θs与α呈极显著的正相关关系,与n呈极显著的负相关关系,α与n呈极显著的负相关关系。溶液的盐分类型对土壤水分特征曲线的影响在不同的吸力段影响不同,在近饱和段影响比较明显,且对参数α值也有显著影响,其中Na2SO4的影响较NaCl明显。溶液矿化度对土壤水分特征曲线参数(θs,α,n)的影响均不显著。     

基于实测载荷的蔬菜田间动力机械车架结构优化

蔬菜田间动力机械作为一种新型机器,可以实现不同的收获前机械化作业,车架在田间作业时受到各种载荷作用,会伴随有动载荷影响,有必要对车架进行强度研究与优化设计。研究了其车架基于田间实测应变数据的多目标拓扑优化设计方法。利用HyperWorks软件对该车架进行有限元分析,得到了静应力分析条件下的应力分布,并确定车架的疲劳损伤热点;在数据分析基础上,粘贴应变片,组建动态应变测试系统,采集蔬菜田间动力机械典型作业工况下的载荷时间历程;对实测的应变时间历程数据进行预处理,分析车架在相应工况下的受力情况;利用nCode软件编制载荷谱,进行车架的疲劳分析与寿命预测,以此为基础提出了拓扑优化,构建了综合多种工况、以车架应变能和动态低阶固有频率为响应的多目标拓扑优化数学模型,进行轻量化设计。试验结果表明,车架的交叉焊缝处的疲劳寿命为7.5×104h,为15个测点中最短疲劳寿命,满足使用寿命要求,车架整体结构强度设计过剩。优化后的车架质量减小443.55kg,减轻了53.47%。     

胶粉对混凝土抗冲磨性能的影响

选取颗粒粒径为8目的胶粉,按4种不同掺量配制胶粉混凝土,与基准混凝土、硅粉混凝土进行抗冲耐磨性能对比试验,以评价胶粉对混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明:胶粉混凝土的抗冲磨强度大于基准混凝土和硅粉混凝土的抗冲磨强度,且抗冲磨强度随着胶粉掺量增加而增大,但其抗压土强度随着胶粉掺量的增加而降低;试件冲磨后,胶粉混凝土的破坏程度小于硅粉混凝土和基准混凝土,仅表层浆体破坏,胶粉在水泥石中分布均匀,与水泥石结合牢固,试件表面平整,显示胶粉混凝土具有较强抗冲磨性能。     

免耕播种机气吸式排种器影响因素的试验研究

影响中耕作物免耕播种机气吸式排种器工作精度的因素很多。为此,采用正交方差分析和综合加权分析法对投种点高度、取种盘转速以及负压室压力3因素分析优化,减少种子的弹跳、提高播种精度。免耕播种机气吸式排种器的投种点高度、取种盘转速、负压室压力3因素分别取值为H=100mm,ω=0.50r/s,P=0.003 5MPa时进行试验研究,粒距合格率、重播率、漏播率均达最佳状态。最后,确定3因素的最优值,为排种器的改进提供理论支持。     

泵站高性能混凝土试验研究

探讨了粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量对混凝土性能的影响,为南水北调东线工程泵站混凝土提供施工配合比。通过掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂,配制了不同强度等级的高性能混凝土,研究了C20、C25、C30 3种不同强度等级混凝土力学性能、耐久性能及体积稳定性,并用SEM法表征混凝土界面过渡区。研究表明,掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂后,混凝土立方体抗压强度均达到设计指标;在较高水胶比条件下,混凝土抗压、抗拉强度及抗压、抗拉弹性模量,和混凝土抗渗性能均随着粉煤灰掺量增加而略有提高。粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量分别不超过胶凝材料用量的30%、1%及0.015%时,所配制的C20、C25、C30混凝土满足泵站混凝土高性能化的要求