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相似文献
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1.
对分布式光纤裂缝检测技术中光纤-混凝土复合体的微观力学行为进行了分析. 考虑了 涂覆-护套、护套-混凝土双界面的状态非线性,混凝土采用双线性各向同性强化模型以消减 局部应力集中,避免护套-混凝土之间的过度穿透. 采用试验确定的接触对力学参数,用ANSYS 进行了数值模拟,得到了光纤-混凝土复合体的微观应力分布及光纤的曲率分布. 定量分析了 缝宽与弯曲损耗的关系,计算结果与试验结果符合较好,从理论上验证了光纤布置方式、护 套厚度对传感灵敏度和动态范围的影响,为分布式光纤裂缝检测技术提供了修正的微观力学 分析理论和方法.  相似文献   

2.
埋光纤光栅传感器智能土木结构应变监测   总被引:4,自引:0,他引:4  
采取与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法,将光纤Bragg光栅传感器埋入钢筋混凝土结构中,分别在实验室和实际工程施工现场对混凝土内部的应变进行了测量。实验中光纤Bragg光栅传感性能良好,能够监测混凝土内部应变状态,显示出成活率高、绝对值测量、寿命长等优势,为建立基于光纤传感器的结构健康监测系统奠定了基础。  相似文献   

3.
李晓东  靳乐  孙慧  陈锦波 《实验力学》2013,28(3):376-380
对2个钢管混凝土柱进行了抗火性能的试验研究。试验采用足尺试验形式,柱长3800mm,钢管外部有20mm厚砂浆保护层。通过试验,得出钢管混凝土柱的截面温度场分布规律和耐火极限。试验结果表明,砂浆保护层的存在使得钢管表面温度比炉内温度降低大约300℃~500℃,提高了钢管混凝土柱的耐火极限。钢管混凝土柱第一次受火达到炉内最高温度810℃,没有破坏,冷却到常温,第二次受火,柱子破坏,破坏时炉内最高温度为828℃。与一次受火破坏钢管混凝土柱相比较,炉内最高温度降低了122℃,二次受火钢管混凝土柱耐火极限温度明显降低。上述结果可为今后结构抗火性能的研究提供依据。  相似文献   

4.
光纤传感振动检测系统及其实验研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
实际工程结构中的振动检测是十分重要的,也是十分复杂的,常用的结构振动检测传感器易受工程现场恶劣环境的影响.而光纤传感器具有小巧、抗电磁干扰、灵敏度高、适合长期监测等优点。本文建立了基于马赫—曾德(Mech-Zehnder)干涉原理的光纤传感振动检测系统.研制了运用先进的数字信号处理技术采集和处理数据的专用软件,并在典型结构件——钢制悬臂梁结构上进行了外加信号作用下的强迫振动检测和冲击载荷作用下的自由衰减振动检测,测量了该结构件的频率及振幅,其结果与同时进行的成熟的电测结果相近,说明光纤传感器用于结构件的振动测量是可靠的。本文为光纤传感器应用于实际工程的振动检测提供了新的技术装置,具有工程应用前景。  相似文献   

5.
F—P型光纤应变传感器混凝土试验研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
本文论述了外置式F-P型光纤应变传感器元件加工、信号检测系统设计以及混凝土试件埋入试验。研究表明,F-P型光纤应变传感器检测精度达0.1με,较传统电测式应变计至少提高一个量级。  相似文献   

6.
高精度静电加速度计已广泛地应用于航天任务中,用于测量作用于航天器的非引力加速度。如果静电加速度计悬浮质量块的质心与航天器的质心安装有偏差时,重力梯度力、姿态耦合产生的干扰加速度,静电加速度计控制系统引入的干扰加速度等干扰力会夹杂在测量数据中。针对这一问题,研究了航天器小质量特性变化情况下,当静电加速度计处于动态设计良好并进入稳态后,利用静电加速度计、陀螺仪和磁强计作为敏感元件,基于非线性卡尔曼滤波理论的静电加速度计悬浮质量块质心偏移量的在轨标定。仿真结果表明,该方案的精度J向可以达到0.1mm,Y和Z向能达到0.04mm。  相似文献   

7.
中空夹层钢管混凝土(concrete-filled double-skin steel tubular,CFDST)构件作为超高输电塔、海上平台等重要结构的承重构件,其抗撞性能是设计阶段需考虑的关键问题。因此,在前期试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了200个圆CFDST柱力学模型,并进行了轴力与撞击耦合作用下的抗撞机理分析,研究了在0~0.7轴压比下不同名义含钢率、空心率、截面直径、材料强度对构件抗撞性能的影响规律;基于动力放大系数和等效单自由度方法提出了构件抗撞承载力计算公式,并预测了撞击作用下构件的跨中动力响应。结果表明:在0~0.7轴压比下,名义含钢率、外径、外钢管强度、撞击速度与撞击质量对构件跨中挠度峰值和撞击力平台值影响显著,空心率与混凝土强度影响较小;提出的简化计算方法能较好地预测圆CFDST构件的抗撞承载力和跨中位移响应。  相似文献   

8.
新型陀螺仪转子表面的测量及对陀螺性能的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出了一种新的陀螺转子表面测量技术,它采用光强调制式的单光纤传感器作为测量元件。系统测试(0~100μ)结果显示:相应的灵敏度为2.5mV/μm,精度等级优于1%,重复性优于0.5%。设计了一种适用于陀螺转子表面测量的系统,其测量精度达到0.005μm。以直径38mm的实心陀螺转子球为例介绍了整个系统的组成及其工作过程,给出了两种转子表面图形绘制法(墨克脱投影法和三维表面重现法)和该陀螺转子的三维表面测量图;最后分析了图形的存在引起的转子表面不规则对陀螺性能的负影响,这些参数可以用来预测陀螺漂移性能。陀螺;转子表面测量;光纤传感器;二维旋转台;表面图的绘制  相似文献   

9.
FRP-混凝土-钢双壁空心管柱(FRP-concrete-steel double skin tubular columns)目前已在桥梁墩柱中得到应用,抗冲击性能是其推广应用的重要指标。为此,基于前期试验,采用ABAQUS软件建立了考虑轴力与侧向冲击耦合影响的有限元模型。首先,分析了轴力-冲击联合作用下该类构件的抗冲击机理;其次,重点研究了FRP厚度和缠绕角度、轴压比、冲击速度、空心率、内钢管径厚比与材料强度对抗冲击性能的影响;最后,给出了轴力-冲击耦合作用下构件动力放大系数的计算公式。结果表明,混凝土的塑性变形是构件抗冲击的主要耗能机制;轴力对构件抗冲击性能有明显影响,当轴压比大于0.7时,轴力对抗冲击性能有削弱作用;内钢管径厚比对构件抗冲击性能影响较小;建议的计算公式可较好地预测该类构件的抗冲击承载力。  相似文献   

10.
针对目前土体爆炸压密理论研究不够深入、施工中主要依靠工程经验确定爆炸参数的现状,建立了基于塑性力学和爆炸力学的土体爆炸压密模型,推得压密效果(压密范围、压密程度)与爆炸参数之间的关系式,并通过室外试验进行验证.在孔径为48 mm的炮孔中进行了不耦合系数分别为2.000、1.714、1.500、1.333、1.200、1...  相似文献   

11.
数字图像相关(digital image correlation, DIC)技术作为一种非接触、非干涉的全场无损光学量测技术,可获取材料表面的动态变形信息和破坏过程。为了评估装甲钢的抗弹性能并探索高速三维数字图像相关(3D-DIC)技术在钢板贯穿试验测试中的应用,基于氢氧爆轰驱动弹道枪开展了7发15 mm口径可变形弹体以不同速度(255~568 m/s)冲击不同厚度(5、8和10 mm)高强高硬装甲钢板的试验,并结合帧率为144 000 s?1的高速3D-DIC测试技术获取了靶板的离面位移和应变时程。随后,基于前期标定并验证的装甲钢本构模型参数,对上述试验进行了数值模拟。通过对比弹体残余速度和长度验证了有限元分析方法的可靠性。进一步通过对比试验与数值模拟得到的靶背离面位移时程曲线和不同时刻靶背的应变云图,验证了高速3D-DIC测试结果的准确性。最后,对比分析了靶板最大离面位移与弹体冲击速度和装甲钢板厚度的关系。高速3D-DIC测试技术的应用可为相关试验测试提供参考,靶板最大离面位移分析结果可为屏障类防护结构的分析验证和优化设计提供试验依据。  相似文献   

12.
A simple optical method of observing and tracking interface failure in transparent matrix composites is developed to extend the range of material systems that can be tested with the cruciform test for measuring the normal strength of a bi-material interface. This technique of detecting debonds using reflected light is demonstrated on two model material systems with fibers 140 and 15 μm in diameter. The reflected light technique is more reliable and provides information about the interface that cannot be obtained with previous methods of debond detection, such as photoelasticity, surface strain gages, and acoustic emission. Using this technique, debond initiation, location, length, and shape are measured as a function of applied load; thus, all the required parameters for calculating the normal strength of the interface, as well as the interfacial energy release rate are acquired.  相似文献   

13.
大准铁路黄河特大桥钢桁梁静载试验   总被引:1,自引:0,他引:1  
杨宜谦  柯在田  白玲  张煅 《实验力学》2005,20(1):139-144
大准铁路黄河特大桥钢桁梁为 96 132 96m三跨连续式、无竖杆刚性桁梁柔性拱组合系结构。运营十年后进行了静载试验,并将测试结果与数值计算进行了对比。钢桁梁在中 -活载和恒载作用下,轴向总应力最大的杆件为A17E18,其总应力为 142. 083MPa。在中 -活载作用下,边跨中和中跨中的挠度,分别为 76. 23mm和 63. 94mm,其挠跨比分别为 1 /1259和 1 /2064。由此可以看出该桥承载力和竖向刚度符合设计标准,满足使用要求,且承载力和竖向刚度安全储备较大。上下游两片主桁受力均匀性较好。测试方法和结果可供类似工程参考。  相似文献   

14.
One of the serious problems associated with the operation of PCM storage system is the heat transfer in and out of the element containing the PCM. This paper presents the results of an experimental investigation of the effects of radial fins and turbulence promoters on the enhancement of phase change heat transfer external to a horizontal tube submersed in the PCM with the working fluid flowing through it. The experimental measurements were realized on a bare cupper tube and an identical cupper tube fitted with radial fins. The fins investigated are 40, 60, 120 and 180 mm diameters. A turbulence promoter made of stainless steel wire of 1.0 mm diameter coiled in a helical form with a pitch of 25.0 mm was inserted into the cupper tubes. The tests were realized on bare tubes, finned tubes and finned tubes with the turbulence promoter inserted into the finned tubes. The measurements were realized for the working fluid temperatures in the range of −10 °C, to −25 °C and six values of the mass flow rate ranging from 0.013 to 0.031 kg/s. The position of the phase interface was photographed by a high resolution digital camera and scanned to determine the real interface position by comparison with a precision measuring scale. The results of the phase interface position, velocity of the interface, solidified mass fraction and the time for complete solidification are presented in function of the working fluid temperature, the working fluid mass and the tube arrangements. The results are presented and discussed.  相似文献   

15.
Prestressed composite patch bonded on cracked steel section is a promising technique to reinforce cracked details or to prevent fatigue cracking on steel structural elements. It introduces compressive stresses that produce crack closure effect. Moreover, it modifies the crack geometry by bridging the crack lips and reduces the stress range at crack tip. Fatigue tests were performed on notched steel plate reinforced by CFRP strips as a step toward the validation of crack patching for fatigue life extension of riveted steel bridges. A debond crack in the adhesive–plate interface was observed by optical technique. Debond crack total strain energy release rate is computed by the modified virtual crack closure technique. A parametric analysis is performed in order to investigate the influence of some design parameters such as the composite patch Young’s modulus, the adhesive thickness and the pretension level on the adhesive–plate interface debond.  相似文献   

16.
装甲钢/超高性能混凝土(UHPC)复合防护结构在重点工程中抵抗弹体的高速侵彻作用具有广泛的应用前景。为评估该复合结构的抗侵彻性能,对两种复合靶体开展侵彻试验与数值模拟研究。首先,开展了12发30 mm口径30CrMnSiNi2A弹体372~646 m/s速度侵彻复合靶试验。随后通过一系列静动态力学性能试验标定装甲钢材料的本构模型参数,并建立三维有限元模型对上述试验开展数值模拟分析。通过对比试验和数值模拟得到的弹体侵彻深度、残余弹体长度和装甲钢板的失效模式,验证了装甲钢本构模型参数的可靠性。进一步基于弹道效益系数对复合靶抗侵彻性能进行了定量评估。最后,确定了不同装甲钢板厚度复合靶体的临界贯穿速度,并对弹体侵彻复合靶的弹、靶失效模式进行了讨论。  相似文献   

17.
Nanoscale biological fibers, such as collagen, keratin or elastin, serve as building blocks for a wide variety of biological tissues (for example, bone, skin and hair). As such, the elasticity, strength and damage tolerance of these fibers largely control the mechanical performance of tissues at the macroscale. While there is a large body of experimental data for tests on whole biological tissues at the macroscale, mechanical tests on individual biological fibers are scarcer because of their small size (400?nm diameter or less). Isolating, imaging, handling and testing these fibers in hydrated conditions are significant challenges. The AFM-based and MEMS-based techniques developed in the past to test such fibers offer high displacement and load resolution, but they lack the stroke and force capability required to fracture strong and highly extensible fibers such as collagen fibrils. In this work, a microscale mechanical testing platform capable of measuring the tensile stress?Cstrain response of individual type I collagen fibers and fibrils was developed and validated. The platform is composed of a capacitance-based, nanoindenter transducer, an optical microscope to monitor the deformation of the sample in situ and a set of micromanipulators to isolate and handle individual fibers and fibrils. Our preliminary results on type I collagen demonstrate the feasibility of monotonic and cyclic tensile tests under the optical microscope and in hydrated conditions. The setup can be used to study the elasticity, strength and damage tolerance of type I collagen fibers and fibrils (using cyclic tests), and our preliminary data are consistent with existing experiments and predictions from numerical models. This setup offers the advantage of being composed from relatively standard components (optical microscope, nanoindenter) which means that it can be easily duplicated in laboratories that already possess these instruments. This technique can be used to assess the effect of environment, genetic diseases or therapeutic drugs on biological tissues at a fundamental level.  相似文献   

18.
纤维段裂试验的界面端应力奇异性研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
戴瑛  嵇醒  刘国民 《力学季刊》2003,24(4):546-551
纤维段裂试验是测定纤维复合材料界面剪切强度的细观实验方法之一,其试验结果与其他三种细观试验方法(纤维拔出、纤维压人和微珠脱粘)测得的结果各不相符,相差较大。针对该问题,仔细研究了纤维段裂试验过程,可发现如下两个问题,首先是试件中纤维断裂造成的界面端应力奇异性问题;其次是纤维断成临界长度时界面是否脱粘的问题。针对界面端应力奇异性问题,本文建立了界面端轴对称分析模型,运用渐近展开法,推导出求解界面端特征值的特征方程,并由此得到应力奇异性指数随Dundurs常数的变化规律;采用文献[5]所用试件的纤维/基体性能数据,计算出了界面端的应力奇异性指数,并与文献[7]得到的其他三种试验的界面端应力奇异性指数进行比较,发现纤维段裂试件也存在界面端应力奇异性,而且应力奇异性最强,也说明了与其他三种试验结果不具可比性。本文还对纤维断成临界长度时界面是否脱粘的问题,进行了讨论。  相似文献   

19.
增强纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用热压烧结法制备纤维增强陶瓷基摩擦材料,研究了钢纤维、钢纤维/莫来石纤维、莫来石纤维、钢纤维/硅酸铝纤维以及硅酸铝纤维增强陶瓷基摩擦材料的摩擦磨损特性.研究结果表明:不同纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦系数的影响较为复杂.相比较添加单一纤维增强摩擦材料的情况,钢纤维增强的试样具有较好的耐磨性能,其次为莫来石纤维增强的试样,硅酸铝纤维增强的试样表现出最差的耐磨性能,钢纤维/莫来石纤维和钢纤维/硅酸铝纤维增强试样的磨损均低于相应的陶瓷纤维增强的试样;在高温下以莫来石纤维增强的试样,其磨损形式以磨粒磨损为主,而以硅酸铝纤维和钢纤维/硅酸铝纤维增强的试样的主要磨损形式为黏着磨损,钢纤维和钢纤维/莫来石纤维增强的试样的磨损属于磨粒磨损和黏着磨损.  相似文献   

20.
由于水下爆炸过程中爆轰产物的信息以水中压缩波形式向外传递,本文旨在探讨如何利用水下爆炸试验数据确定爆轰产物的状态方程。相较于常规圆筒试验,水下爆炸试验具有装置简单成本低、装药尺寸限制少、测定压力范围更广的特点,更适用于大药量或非理想炸药的现场测试。本文从水中冲击波轨迹和波后压力时程曲线出发,发展了由冲击波及其波后流场还原水气界面的逆特征线算法,以及根据水气界面确定爆轰产物状态方程的遗传算法。与水下爆炸正演结果对比,发现逆特征线法可以较准确地还原水气界面的位置和压力参数,有效压力下限可达2 MPa,远低于圆筒试验的测试下限0.1GPa。根据水气界面的反演结果,遗传算法也能稳定地优化JWL方程参数,8种常用炸药的等熵衰减压力误差在爆压至0.01 GPa的区间内都小于3%。结果表明,利用本文的逆特征线算法和遗传算法,理论上可以反演出压力范围较宽、准确性较高的爆轰产物状态方程。  相似文献   

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