裂隙对非贯通裂隙介质强度与变形特性影响的研究

采用类岩石材料水泥砂浆,制作成含有不同裂隙倾角和不同裂隙数目的非贯通裂隙模型试样,在岩石三轴、剪切复合机上进行单轴压缩试验研究,分析非贯通裂隙试件在单轴压缩条件下的破坏方式、变形和强度特性,并建立了其与非贯通裂隙倾角和裂隙数目的关系;加载的同时利用超声波检测仪进行声波测试,分析了其内部裂纹的扩展情况。试验结果表明,裂隙的存在使试件强度显著降低;试件中有无裂隙对其强度的影响明显大于裂隙角度的影响;试件强度一般随裂隙数量的增加而降低,但也与裂隙的位置有关;裂隙角度对强度的影响有随裂隙数量增加而减小的趋势。     

尺寸效应对岩石单轴压缩试验影响研究

为探究尺寸效应对小尺寸岩样单轴压缩试验的影响规律,通过在室内伺服试验机上对直径25 mm,不同长度的花岗岩岩样进行单轴压缩试验,研究尺寸效应对小尺寸花岗岩岩石力学参数以及破坏形式的影响规律。试验结果表明,随着长径比增加,岩样表现出抗压强度和泊松比逐渐减小,弹性模量增加的趋势。其中,多项式模型较为适合小尺寸岩样尺寸效应强度模型;不同长径比岩样的单轴压缩试验应力-应变曲线加载趋势不同,其峰值应变随着长径比的增加而减小;随着长径比的增加,岩石破坏形式从脆性剪切破坏转变为剪切破坏,最后逐步变为脆性破坏,岩样破坏面数量与角度出现规律性变化。当长径比在1.1～2.2时,岩样破坏形式遵循相同的破坏准则,通过拟合公式推导不同长径比岩样的力学参数存在可行性;岩石单轴试验破坏过程中的能量与长径比呈负相关,且当长径比在1.9～2.2时,各能量变化幅度趋于平缓,岩样破坏形式较为统一,其强度在数值上表现的差异性较小,可作为小尺寸岩样单轴试验的最佳长径比。     

基于CT处理技术的岩石细观破裂过程的分形分析

在单轴压缩条件下,利用CT技术实时观测岩石试样内部微裂纹的萌生、扩展直至贯通的细观破坏过程,通过数字处理技术对得到的CT图像进行阈值分割并利用计盒维数法得到图像裂纹的分形维数,分析外部荷载、裂纹扩展和分形维数之间的关系。结果表明:在单轴压缩条件下,分形维数可以作为岩石材料细观破损程度的定量参数。     

带环向表面裂纹海洋管道的断裂计算与可靠性评估

针对带环向表面裂纹海洋石油管道断裂可靠性问题,利用权函数方法,给出了计算裂纹前沿应力强度因子的积分表达式,进而导出了能满足工程精度要求的应力强度因子的实用计算公式。采用极限分析方法建立了带裂纹海洋石油管道断裂可靠性评估模型,给出了断裂失效概率和可靠度的计算公式。典型算例数值计算结果表明:应力强度因子随裂纹深度和长度的增大而增大,这与《应力强度因子手册》(科学出版社)的结果一致;当弯矩不变,裂纹深度和长度、管道壁厚和半径,及轴力为随机变量时,带裂纹海洋管道的可靠度随轴力均值的增大而减小。     

单一层状岩体和软硬复合岩体单轴压缩破损特征试验研究

针对层状岩体的破损特征开展了一系列的物理模拟试验,分析了单一层状岩体和软硬复合岩体在单轴压缩情况下的破损特征,并对倾角、夹层的变化对岩体破损的影响规律进行了研究。试验结果表明,当岩层倾角较小时,单一层状岩体和软硬复合岩体破坏主要为岩石先破坏,后层间错动破坏,破损模式与无分层的岩石破损相似;当倾角增大时,单一层状岩体的破损以层间的剪切破坏为主,而软硬复合岩体的破坏同时伴有内部硬夹层的劈裂破坏;当角度增大到90。时,单一层状岩体的破坏为沿层间直接破坏,软硬复合岩体则同时伴有边缘硬质夹层的失稳劈裂。[     

化学腐蚀作用下层状复合岩石的性能研究

选取红砂岩、青砂岩和大理岩为原材料,制作成不同组合、不同界面层倾角的层状复合岩样,并在pH=2和pH=4的酸性环境下养护30 d.将养护后的试件进行单轴抗压试验,测定试件的抗压强度并观察其破坏模式.试验结果表明：经过酸性溶液的养护,不同岩石组合、不同界面层倾角的复合层状岩石的单轴抗压强度均有一定的降低,且酸性越强,岩样抗压强度下降越大;当界面层倾角增大时,酸性环境的影响减小,随着界面层倾角的增大,复合岩石的抗压强度有较大程度的降低,且破坏模式发生改变.     

单轴压缩条件下岩石破损过程的CT试验分析

采用工业计算机层析(ICT)设备与全数字液压实验系统EHF-EG200KN试验机,对大台煤矿冲击倾向性煤层底板岩石试样进行了单轴压缩荷载作用下的CT试验,得到了单轴压缩荷载作用下不同应力阶段岩石试样微裂纹发展的CT图像。通过对CT图像灰度值的分析,得到单轴压缩荷载作用下岩石的损伤破裂过程。为进一步研究煤层底板岩石的破坏及冲击地压的发生机理提供依据。     

煤岩单轴压缩破坏过程声发射试验研究

声发射技术是监测岩石、煤、混凝土等材料破坏过程裂纹扩展的重要技术手段。通过煤岩试样的单轴压缩声发射试验,监测分析了煤岩试样变形破坏过程中的破坏前兆信息;试验对比分析了声发射、应变、荷载的相关性,分析了试样内部裂纹的扩展至破坏全过程的声发射信息。为深入认识煤岩冲击破坏灾害提供必要的数据。为进一步将声发射技术应用于预测预报煤岩动力灾害、评估岩石混凝土结构稳定性及研究岩石混凝土等材料的破裂过程发生机理提供理论依据。     

一维损伤对低含水率膨胀土强度和变形的影响

对3组15个不同破损孔径的一维损伤膨胀土圆柱试样,进行控制净围压分别为50,100,150kPa的三轴剪切试验,研究低含水率(w=7%)条件下一维圆柱孔破损重塑膨胀土的应力-应变特性、体变特性以及破损形态.试验结果发现:与以往常规含水率(约20%)土样不同,破损孔径对膨胀土强度没有显著的弱化或者是强化作用,相同破损面积的试样之间也未表现出相似的强度和变形特征;揭示了既有破损对土体峰值强度的影响与土体的含水率密切相关.试样整体表现出先剪缩后剪胀的特性,但随着围压的提高,剪缩阶段明显缩短;从破坏形态可以看出,随着围压的提高,裂隙长度变短、倾角变小,说明围压对既有裂隙的扩展有明显的抑制作用.     

混凝土损伤破坏的CT及声发射试验研究

针对混凝土破坏过程损伤定位的技术难题,对混凝土试样进行了单轴压缩CT扫描试验及声发射损伤定位试验,利用分形理论计算了CT图像的分形维数,建立了基于CT图像及声发射损伤点的损伤变量。研究结果表明:随试件的加载进程,混凝土分形维数和损伤变量变化规律一致,可将混凝土分形维数和损伤变量的快速增大作为混凝土失稳破坏的前兆;综合利用混凝土三维重建图像和声发射损伤图,对混凝土裂缝萌生和演化的全过程进行观察和分析,这为分析混凝土的裂缝萌生损伤过程和定位损伤位置提供了一种新方法。     

基于离散单元法农田土壤单轴压缩模型的建立及参数校核

建立基于离散单元法的农田土壤单轴压缩可靠模型,并较准确模拟真实土壤力学性能,在有限元理论的基础上,借助Flunet-UDF能将模型网格信息写出的特点,利用EDEM软件自定义工厂生成不饱和土壤单轴压缩模型,并对其进行仿真试验。仿真试验结果表明:切向接触刚度和曲线的上升段与应变轴夹角、峰值、下降段与应变轴夹角均有关,上升段、下降段与应变轴夹角、峰值随切向接触刚度增大而增大;曲线的峰值在随临界切向应力减小而减小,下降段落点随临界切向应力减小而离原点越近;下降段与应变轴夹角随法向接触刚度增大而增大;下降段与应变轴夹角随临界法向应力减小而增大。当法向接触刚度为210 MN/m3、切向接触刚度为80 MN/m3、临界法向应力为30kPa和临界切向应力为8kPa时,该组黏结参数能较可靠表征含水率为10.5%的耕地土壤力学特性。     

苹果枝条剪切力学特性研究

以新疆农垦科学院试验田的苹果枝条作为试验材料,15 mm/min的加载速度,在万能试验机上对3个批次苹果枝条试样进行剪切力学特性分析。对不同直径、含水率的苹果枝条进行剪切力学特性试验。结果表明:峰值剪切力随直径的增大而增大,影响苹果枝条破坏载荷的关键因素在于直径的大小。苹果试样的峰值剪切力随含水率先增加后减小,并且随着剪切位移的变化趋势也是先增大后减小,在剪切位移大于19 mm时,试样基本断裂,剪切力逐渐减小。     

人工林红松纤丝倾角变异与管胞长度和拉伸强度的关系

本文阐述了辽宁省草河口人工林红松木材纤丝倾角和管胞长度的变异规律及其与小试件拉伸强度的关系,并对应压材和正常材进行了比较。结果得出:晚材倾角与管胞长度与小试件拉伸强度成负相关,管胞长度与拉伸强度成正相关。同令期的纤丝倾角在应压材内平均较正常材者约大36.8％,长度约短21.7％,小试件拉伸强度约低18.7％。 在针叶树木材结构上,管胞是组成整个木材体积的绝对主要成分——约占90—95％。管胞长度、直径、壁厚等的变异,直接影响着木材的物理、力学性质。管胞次生壁是胞壁的主要部分,而次生壁中层(S_2)又占整个胞壁的70—90％,故此层对木材性质有着很大影响。40年代迄今,世界各国学者研究木材细胞壁多集中在次生壁中层的探讨上,原因即在于此。 次生壁中层纤丝倾角是决定木材性质指标之一,它影响着许多木材力学性质——如顺纹压力、拉伸、弯曲及顺纹剪力等,又是木材干缩的主要原因。国外对此早在1941年有Phillips、Kollmann等(1943)就美国西加云杉Sitka spruce和松树进行过研究,继之Killer(1954)、Echolls(1955)就沼泽松Slash pine;Jurbergs。(1963)、Hatris(1965)、Cave(1966)及Meylen(1967)均进行过详尽的研究。Meylen等(1969)用x—线衍射法测量,并与直接测定比较,得出两种方法间有一良好的线     

管道轴向穿透裂纹尖端应力强度因子数值模拟

裂纹是管道中常见的缺陷形式,其应力强度因子是开展管道安全性评价的重要依据。为了准确获得管道中裂纹的应力强度因子,采用1/4节点法建立了求解长输管道轴向穿透裂纹应力强度因子的有限元模型,并将有限元法和解析法求得的应力强度因子进行对比,验证了新建模型的可靠性。分析了内压、裂纹长度、内径以及厚径比对裂纹尖端应力强度因子的影响,同时探究了沿壁厚方向应力强度因子的变化规律。结果表明:内压、裂纹长度的增加,将会导致应力强度因子增大;内径、厚径比的增大,则会使应力强度因子减小,且当内径超过500 mm时,应力强度因子不再随着直径的增加而发生变化;管道外壁处应力强度因子始终高于内壁处,随着内压的增加,裂纹将从管道外壁启裂。采用1/4节点法计算裂纹尖端的应力强度因子,其操作方便、计算精度高,可为开展长输管道的安全评价工作提供参考。(图10,表6,参24)     

面向采摘机械手的蒜薹力学特性试验研究

为确定蒜薹的机械化采摘参数,以收获期蒜薹为对象,进行不同部位蒜薹的拉伸和压缩试验,以及整根蒜薹的拉伸试验。结果表明:拉伸初期,拉应力与应变近似线性增长,表现出弹性材料的特征;当应变增大到一定值时,拉应力随着应变缓慢增大,表现出弹塑性材料的特征。从顶部到根部,蒜薹的最大拉应力单调递减,最大压力总体呈现减小的趋势,蒜薹的弹性性能逐渐减弱,相同压力下的压缩变形量依次减小。当拉伸速度为20mm/min时,90%的蒜薹在根部断裂,此时最大拉应力为(1.2±0.1)MPa,最大应变为0.15±0.04。采摘机械手夹持蒜薹的最佳部位为蒜薹中部以上,夹持载荷应4.1N/mm。可用对数函数和多项式函数分别表达蒜薹的拉应力与应变及压力与压缩变形量的关系。     

地磁激励条件下X80钢拉伸疲劳过程磁记忆信号变化特征

疲劳破坏和应力性损伤是海洋立管主要损伤形式。为研究地磁激励下拉伸疲劳过程中典型海洋立管材质X80钢表面磁场信号变化规律，利用MTS810 250疲劳拉伸试验机对X80钢材质试样进行了典型工况下的疲劳拉伸试验。试验过程中借助磁记忆传感器监测拉伸试样表面的磁场变化，借助手持显微镜观察疲劳过程中试样疲劳破坏情况，借助扫面电镜分析断口形貌。结果表明：磁记忆对拉伸疲劳损伤敏感，提出了以去背景磁记忆信号极值H_E(X)、切向梯度信号极值的连线斜率S_K(X)为特征值的X80钢拉伸疲劳损伤磁记忆检测特征参数。在裂纹萌生时，H_E(X)和S_K(X)会出现过零点的现象；随着循环周次的增加，H_E(X)和S_K(X)增加的速度也逐渐加快，跟疲劳过程裂纹扩展规律一致，H_E(X)和S_K(X)能够很好地反映试样的疲劳破坏过程，可用于海洋立管疲劳损伤的监测。研究成果可为磁记忆检测方法在海洋立管疲劳损伤检测的现场应用提供参考。(图15，表1，参26)     

向日葵茎秆切割阻力影响因素试验研究

针对向日葵收获机械在使用现有往复式切割器收割向日葵茎秆时存在适用性差及切割质量差等问题,在微机控制电子万能试验机上模拟直刃切刀配合的切割方式,对向日葵茎秆进行切割试验,研究刃口倾角、削切角度及斜切角度等参数改变对切割阻力和切割能量消耗的影响程度以及不同条件下向日葵茎秆的切割阻力变化规律。结果表明:1)切割速度一定,切刀刃口倾角为0°~20°时,切割阻力峰值及切割能量消耗随着刃口倾角的增大逐渐减小,滑切效果逐渐增强,当刃口倾角在20°时的切割能量消耗较其他角度小。2)切割速度一定,削切角为0°~45°时,切割阻力峰值与切割能量消耗先逐渐减小而后急剧上升,削切角为15°时,切刀对向日葵茎秆的切割阻力和切割能耗较小。3)切割速度一定,斜切角度为0°~60°时,切割阻力峰值和切割能耗先逐渐减小而后迅速增大,斜切角为30°时,其切割阻力和切割能耗最小。     

基于不同发展战略实施模式下的创业板上市公司成长性研究

对全新飞艇蒙皮膜材Uretek3216L进行了单轴循环拉伸试验,采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行5种应力比例下的拉伸试验.探讨了单双轴循环试验的应力应变关系及弹性模量随循环次数的变化规律,对双轴耦合弹性模量的理论公式进行了推导,分析了纬经向应力比对耦合弹性模量的影响规律.结果表明,单轴循环的第15次和第1次循环相比,经纬向弹性模量分别增大了20.7%和39.1%,其中第2次循环增大幅度最大,经纬向均占总增量的60%以上.对于双轴试验,随纬经向应力比R的增大,经向耦合弹性模量增大而纬向减小.确定了膜材的单、双轴应力下的弹性模量和3D应力应变响应曲面.     

基于机器人采摘的柑橘果柄切割力学特性研究

为了给柑橘采摘机器人切割装置设计提供依据,根据采摘时被切割果柄弯曲的工作状态,设计了果柄切割夹持试验架,对柑橘果柄进行了不同切割条件的切割试验。结果表明:切割过程中,柑橘果柄发生弯曲,随着滑切角增大,果柄产生的起始裂纹从外侧转移到内侧,同时果柄切口更光滑;切割速度、刀具形式和滑切角均显著影响柑橘果柄的切割力学参数;随着切割速度的增大,峰值切割力、切割功率和切割位移均先快速减小,然后缓慢减小;随着滑切角的增大,峰值切割力减小,但切割位移先减少后增大;当滑切角为0°时,相比平刀和齿刀,弧刀对柑橘果柄的峰值切割力和切割位移最少;采用平刀切割,滑切角不应太大,以免切割位移过大,降低采摘速度;使用齿刀切割,滑切角应大于30°,不但峰值切割力大大减小,而且切割位移增加也较小。     

大骨料混凝土冻融循环后单轴动态抗拉性能试验研究

针对寒冷地区水工混凝土结构受冻融循环和动荷载作用后会影响其混凝土力学性能,采用混凝土自动快速冻融机进行大骨料混凝土抗冻性试验,再利用大型电液伺服静动三轴试验设备对其进行单轴动态抗拉试验。基于试验数据分析了不同冻融循环次数下的大骨料混凝土的破坏形态和质量损失率及单轴抗拉强度、峰值应力点的应变随冻融次数和应变速率的变化规律。结果表明,动态极限强度较静态极限强度提高的百分比随冻融循环次数增加呈降低趋势,冻融循环作用后单轴抗拉强度在应变速率为1×10~(-3)/s或1×10~(-2)/s时损失最多;在对试验结果分析的基础上建立了冻融循环和动态加载速率作用的大骨料混凝土单轴动态抗拉破坏准则。