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目的：水化硅酸钙（C-S-H）是波特兰水泥的主要水化产物,是影响水泥基材料粘弹性机制的主要成分之一。然而,人们还未能在原子层面上完全理解水泥基材料在外加变形作用下随时间变化的粘弹性响应。本文旨在通过建立不同钙硅比的C-S-H模型,以分子动力学模拟的方式系统研究不同因素对水化硅酸钙应力松弛性能的影响。创新点：1.基于分子动力学模拟,获得C-S-H的应力松弛特性;2.研究应变状态、钙硅比和内部水含量对C-S-H应力松弛的影响,揭示其在应力松弛过程中所涉及的内部结构及能量变化。方法：1.通过各原子基团的均方位移在应力松弛过程中考虑C-S-H层间区域的粘度变化;2.基于时间相关函数,在不同应变状态、钙硅比以及温度的条件下研究C-S-H层间区域涉及到的化学键断裂与重组;3.阐明氢键网络和C-S-H形态对不同含水量下C-S-H应力松弛特性演变的影响。结论：1.在不同的初始变形条件下,C-S-H应力松弛响应均会发生,并显示出非均质特征;2.钙硅比的增大以及温度的提高会导致水分子、羟基和层间钙原子的运动加快,从而引起C-S-H层间区域的粘度降低,进而导致C-S-H的初始应力及残余应力降低;3.由于水分... 相似文献
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《浙江大学学报(A卷英文版)》2017,(5)
目的:利用离散元数值模拟技术,从宏细观角度探究单剪受荷模式下,颗粒定向引起的层理面效应对数值试样强度与变形特征、应力-剪胀关系以及组构各向异性演化的影响及其机理。创新点:1.分析了单剪受荷条件下应力主轴偏转引发的主应力与主应变增量之间的非共轴效应,针对密实颗粒试样,研究了初始层理面倾角对非共轴应力-剪胀关系的影响;2.从细观力学角度,研究了应力主轴偏转条件下初始不同层理面试样的应力诱发组构各向异性特征,提出了一个可以考虑初始层理面效应的应力-接触力-组构经验关系式。方法:1.采用离散元团聚颗粒方法构建初始不同层理面定向的数值试样;2.采用傅里叶级数近似法对数值试样细观组构各向异性演化规律进行统计和定量数学分析;3.通过与已有文献数值模拟和室内试验结果的对比,探讨密实颗粒数值试样的单剪特性及非共轴应力-剪胀关系。结论:1.初始层理面定向显著影响数值试样的单剪强度与体变特征,且在定量上能与室内物理试验结果进行对比;2.在单剪受荷模式下,初始层理角越大,非共轴效应越显著;3.随着应力主轴的偏转,颗粒定向各向异性主方向逐渐趋于大主应力面作用方向,而接触法向各向异性的主方向基本垂直于颗粒定向各向异性主方向。4.本文提出的应力-接触力-组构关系式能够较好的反映颗粒定向对试样抗剪强度的影响。 相似文献
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目的：岩石的力学响应和最终破坏模式与破坏机制的演化有关。本文旨在通过光滑粒子流体力学（SPH）方法模拟材料混合破坏行为,探讨含填充及未填充裂缝的类岩圆盘试件加载后的破坏机制演变。创新点：1.在SPH框架中引入混合破坏模型模拟类岩圆盘试样的破坏行为;2.通过SPH数值模拟方法分析圆盘试样的破坏机制演化过程,研究裂纹聚结和裂缝填充的破坏行为。方法：1.在SPH框架下,分别采用张拉损伤模型和Drucker-Prager模型计算材料的张拉破坏和剪切破坏;模拟一系列巴西圆盘试样的破坏行为并与试验结果对比,验证所提SPH方法是否可用于模拟岩石的破坏机制演化。2.通过统计分析,研究不同裂缝倾角和材料属性联合作用对试样宏观破坏形态及力学响应的影响。结论：1.对于含未填充裂缝的圆盘试样,岩桥区裂纹的聚结机制受裂缝倾角和材料性能的组合影响。2.对于含填充裂缝的圆盘试件,当圆盘和填充材料的抗拉强度与粘聚力的比值接近时,试样的张拉损伤的增长速度更快,使得整个试件表现更多的脆性特征。3.随着充填物分布不均匀程度的增加,试样张拉损伤的增长速率降低,且圆盘试样展现出更多的延性特征;当预制裂缝倾角接近45°时,填充物... 相似文献
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《浙江大学学报(A卷英文版)》2016,(12)
目的:通过调整非常精细的颗粒,四方晶氧化锆多晶(TZP)在室温下保持稳态四方相,并且具有优异的塑性。然而,当材料变形时,我们必须对超塑性陶瓷在机械应力分布和断裂机制方面有更多的理解。创新点:1.通过材料弹塑性模型;2.使用胡克定律、塑性应变硬化及von Mises降伏准则;3.结合等向性硬化规则及相关联的流动规则。方法:1.开发一个高温超塑性材料在不同应变率拉伸条件下具备不同应力-应变关系的组成律模型及有限元分析模型;2.通过有限元法仿真模拟与实验结果比对;3.验证所提方法的可行性和精确性。结论:1.有限元仿真模拟的应力-应变关系与实验数据吻合较好,对于所研究的四种组合物,最大应力和应变的误差均小于1%。2.有限元仿真模拟的最终变形形状(宽度和厚度)与拉伸试验的结果一致;这些验证证实了所提有限元分析模型的可靠性。 相似文献
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《东南大学学报》2015,(3)
为了探究沥青混合料的应力依赖性质,分别在不同应力状态及荷载频率下对一组AC-20试件进行了动态模量试验.开发了一个包含应力依赖本构模型的用户自定义材料子程序并利用有限元模拟证实了其有效性.建立了一个典型路面结构的三维有限元模型,将沥青面层视为应力依赖性材料,而其他结构层为线弹性材料.对路面模型施加周期性荷载,并计算得到路面响应,包括动态模量的分布、路表弯沉、沥青面层的剪应力及拉应变等.试验结果及有限元模型预测值均表明了沥青混凝土的动态模量对应力状态及荷载频率具有敏感性.与线弹性模型相比,使用非线性应力依赖模型得到的预测路面响应更大;应力依赖性对路面响应的影响随着荷载频率的减小变得更加显著. 相似文献
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采用有限元法分析铝金属空心球型闭孔泡沫材料的动态力学性能,研究了冲击速度、相对密度、基体材料的应变强化以及功能梯度对泡沫材料的平台应力和密实化应变能的影响。结果表明：泡沫材料的平台应力和密实化应变能均随着冲击速度、相对密度和应变强化的增加而增强;功能梯度模型在能量吸收方面表现出明显的优越性,即密度最大的一层作为冲击端、密度最小的一层作为固定端的梯度配置泡沫模型的能量吸收最大。 相似文献
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为了研究移动荷载下路面结构内部细观结构的响应,采用离散元方法进行了多尺度路面结构移动荷载响应的分析．建立了柔性基层沥青路面典型结构的离散元模型,并计算了移动荷载作用下沥青层底的应力和应变,通过与已有经典计算程序荷栽响应计算结果的比较,验证了所建立的离散元模型．以该离散元模型为基础,在沥青混凝土结构层的底部,采用尺度较小的离散单元描述粗集料的体积含量、分布特征以及空隙大小等细观结构,以此建立路面结构的多尺度模型．对路面结构宏观响应与细观结构的荷载响应进行了比较分析,并分析了沥青砂浆劲度对细观结构处荷载响应的影响．结果表明：粗集料与沥青砂浆界面位置的拉应力均值和离散系数均大于沥青砂浆内部;荷载引起的应力和应变在沥青砂浆内部和界面内部均存在不均匀分布;沥青砂浆的劲度越大,沥青混凝土内部的荷载响应分布越趋于均匀． 相似文献
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《浙江大学学报(A卷英文版)》2020,(1)
目的:天然沉积的结构性软土分布广泛,但能考虑结构性影响的大应变固结理论鲜有报道。本文考虑结构屈服压力随初始有效应力的变化及土体结构性对压缩与渗透特性的影响,建立结构性软土的大应变固结模型。研究结构性及初始有效应力对大应变固结性状的影响,并探讨结构性软土大、小应变固结性状的差异,以提高软土固结计算的精准度。创新点:1.建立考虑天然沉积软土结构性影响的一维大应变固结模型,且该模型能考虑结构屈服压力随初始有效应力的变化;2.分析天然结构性软土大、小应变固结性状的差异,为实际工程中的软土固结计算提供理论依据。方法:1.总结结构性软土对压缩和渗透特性的影响及结构屈服压力与初始有效应力间的关系;2.通过理论推导,构建考虑结构性影响的软体一维大应变固结模型(公式(15)和(16));3.通过对模型进行数值求解,分析软土结构性对大应变固结性状的影响,以及考虑结构性影响的大、小应变固结性状的差异。结论:1.大应变假定下结构性软土中超静孔压的消散速率要比小应变假定下快,且这种差异随着土层应变增大而增大;当应变值超过15%时必须采用大应变假定。2.如果土层的初始有效应力计算方法相同,则大、小应变不同假定下土层的最终沉降值是相同的。3.相同几何假定下,初始有效应力计算方法对超静孔压消散速率几乎无影响,但对沉降变形影响明显。4.大、小应变假定下固结性状间的差异随结构屈服压力的增大而减小。 相似文献
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针对采空区内的松散岩体,运用三维有限差分法建立了数值模型对其进行分析;研究结果表明,在不同埋深条件下松散岩体的应力呈直线变化;对于水平应力,其斜率间的关系近似成指数关系;对于垂直应力,随埋深增大斜率没有变化;在不同冒落高度条件下,松散岩体的水平应力变化成多项式,次数随冒落高度依次升高;垂直应力变化曲线随冒落高度由直线逐渐变成对数曲线;在压实松散岩体过程中,应力在初始循环时步变化大;不同冒落高度条件下,循环时步随高度增大。 相似文献
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应用离散单元法研究了颗粒土试样在传统三轴压缩、平面应变和直剪3种不同荷载条件及不同初始条件下的变形破坏特性,从微观角度分析了不同条件下颗粒土试样变形的根本物理机理.对不同初始孔隙比、不同围压、不同荷载条件下的试样变形和破坏进行了数值模拟计算分析.结果表明,离散单元法可以准确反映试样的变形情况和局部应变等特性.通过对微观颗粒行为包括颗粒旋转和颗粒平移及局部孔隙率的研究,从细微观角度解释了不同条件下试样的变形特性和局部应变的产生机理,结果显示,荷载条件是影响试样变形破坏模式的重要因素,土的微观行为特性是其宏观表现特性的根本的内在物理原因. 相似文献
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针对焊接接头疲劳实验中裂纹萌生阶段关键信息难以精准获取的问题,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器的试验方法。采用十字焊接接头开展疲劳试验,通过在薄板焊趾圆弧段凸顶点布置FBG应变传感器,获取应变时间历程,以应变范围斜率突变点作为裂纹萌生的时间点。疲劳断口与焊趾形貌的对照表明焊趾圆弧段凸顶点是裂纹的易萌生位置,应变测试结果表明,焊接接头疲劳试件的疲劳失效呈现为多裂纹形式,多裂纹的萌生时间不同步且裂纹尺度不同。相较于传统的检测手段,FBG应变传感器操作简便,抗干扰能力强,稳定性好,并能较有效地捕捉焊趾多裂纹的萌生行为。 相似文献
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为了研究循环荷载历史对饱和混凝土的力学性能的影响,采用φ150×300mm的圆柱体试件,对饱和混凝土试件在不同荷载循环次数(0次、25次、50次、100次)与不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)作用下进行单轴压缩试验,分析了荷载循环次数以及应变速率对饱和混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量的影响。研究表明:经历循环荷载历史后的饱和混凝土峰值应力随应变速率的增大而增大,随荷载循环次数的增加表现出先增大后减小的规律;随荷载循环次数的增加,饱和混凝土的峰值应变先增大后减小,随应变速率的增大总体呈增大的趋势;随应变速率的增加,饱和混凝土的弹性模量整体上呈现出增大的趋势。 相似文献
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为了分析不同倾角结构面对裂隙岩体强度及变形性质的影响,本文通过数值模拟的方法,分析了0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°7种典型倾角结构面岩体在三轴压缩条件下的应力应变响应,并从微观角度分析了结构面的变形性质.研究结果表明：在相同围压条件下,随着结构面倾角的增大,不同倾角结构面岩石试件抗压强度呈先减小后增大趋势;含有90°倾角结构面的岩石试件的抗压强度与含有0°倾角结构面岩石试件的相等;随着结构面倾角的增大,结构面上的剪应力的变化趋势是由中部向结构面倾向方向的两侧扩展,并且逐渐趋于集中. 相似文献
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利用薄壁管试样,在MTS809疲劳试验机上对GH4169镍基高温合金进行了650oC下的高温多轴拉扭低周疲劳试验,通过对应力应变迟滞迴线分析发现,拉扭分量应力应变迟滞迴线形状与试件的加载波形和加载路径相关,塑性应变不断增大。利用FEI-Quanta 200扫描电镜和EDAX Genesis 2000 X-射线能谱仪对试样疲劳断口微观分析,结果表明,GH4169镍基高温合金材料在高温循环加载下有氧化现象。综合不同等效应变下材料的断口形貌差异,推断在高温循环加载下有蠕变氧化作用。 相似文献
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《绵阳师范学院学报》2016,(5)
Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B9合金粉/硅橡胶压磁复合材料是针对特种界面接触压力测量研发的新型传感材料,为了将该种材料的薄片作为传感器敏感元,需要认识薄片的力学行为.本文对该种压磁复合材料单层薄片试样和多层薄片重叠组合试样进行压缩实验和有限元数值模拟,获得了不同试样的压缩应力-应变曲线.通过对这些曲线的分析、比较,获得了如下认识:薄片的单向压缩应力-应变曲线存在近似线性段,且近似线性段具有一定的长度和足够弱的非线性程度;单层试样应力-应变曲线的近似线性段的斜率随厚度增大而减小;由厚度量级相同的若干单层重叠组成的试样,层数越多,则近似线性段的斜率越小;总厚度相同但层数不同的试样,层数越多,则近似线性段的斜率越大.以上的研究结果对于传感器设计、标定、控制及使用具有一定的指导意义. 相似文献
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大骨料混凝土在双轴压应力状态下的变形和强度试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
利用大连理工大学自行研制改造的液压伺服静、动态三轴试验系统对不同骨料级配和尺寸的混凝土试件在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.试验所用试件有3种:采用大坝原级配最大骨料粒径为80 mm的立方体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为250mm×250mm×250 mm,150 mm×150 mm×150 mm和100 mm×100 mm×100 mm.试验过程中,测得了所有试件两个加载方向的应力和应变,以及未加载方向上的侧向变形,并根据试验结果,系统地探讨了不同级配混凝土的双轴抗压强度、极限变形、应力-应变曲线以及破坏形态的变化规律,发现大骨料混凝土在双轴压作用下的极限强度和变形能力要比相应的湿筛小骨料混凝土提高的更多,最后分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则,这为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验依据. 相似文献
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钢筋直径对粉煤灰混凝土粘结性能的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
研究了钢筋直径对粉煤灰混凝土与钢筋粘结性能的影响.结果表明：钢筋与粉煤灰混凝土的粘结性能随着钢筋直径的减小而加强;同一外荷载作用下,钢筋直径为18mm的试件钢筋应变值比钢筋直径为22mm的试件大;钢筋直径为18mm的试件应力峰值的漂移更明显. 相似文献
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冲击碰撞试验台在中应变率压缩试验中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
《实验室研究与探索》2015,(9)
选用以脉冲加速度作为激励的垂直冲击碰撞试验台进行中应变率压缩试验。针对缓冲材料在中应变率1~500 s-1的应力-应变曲线,介绍了垂直冲击碰撞试验台的工作原理,推导了缓冲材料试件的应力-应变曲线与输入脉冲加速度之间的关系。以常见的蜂窝纸板的动态压缩试验作为例子。试验表明,蜂窝纸板在动态压缩时的应力-应变曲线明显不同于在准静态压缩时的结果,同时证实了利用垂直冲击碰撞测试缓冲材料的中应变率压缩试验时,具有操作简单与易控制的优点。 相似文献
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本文以鱼明胶为保护介质,在不同的鱼明胶-溴化银比值下,采用双注法制备AgBr/I纳米颗粒乳剂,以TEM观测颗粒形态,据此统计得出该乳剂中AgBr/I纳米颗粒平均粒径(d)及粒径分布系数(|±σ|/d).鱼明胶-溴化银比值在0.31 g/mmol-0.62 g/mmol范围内,颗粒平均粒径仅有微小变化,但粒径分布系数随该比值的增大而减小,表明颗粒均一性提高.采用微波光导法对该纳米尺度AgBr/I乳剂颗粒的光电子衰减过程进行测试,结果表明,纳米尺度Ag-Br/I乳剂颗粒的光电子衰减过程为双组分,即初始快衰减和随后慢衰减,其衰减过程皆符合一级动力学规律.该纳米尺度乳剂颗粒光电子寿命较常规乳剂颗粒明显缩短. 相似文献