FRP加固再生混凝土圆柱力学性能试验研究

通过混凝土圆柱轴心受压试验,研究了0%、50%、100%3种粗骨料取代率对再生混凝土圆柱抗压强度的影响以及碳纤维(CFRP)布或玄武岩(BFRP)布加固后圆柱的力学性能。试验结果表明:再生骨料取代率对再生混凝土圆柱的力学性能有一定影响,取代率为100%时,圆柱的抗压强度和极限应变均有所增加;而取代率为50%的再生混凝土的横向变形系数略低于天然骨料混凝土的横向变形系数。纤维增强型复合材料(FRP)加固再生混凝土能有效提高结构的承载能力和改善其变形性能,增加构件的延性;其中CFRP加固比BFRP加固效果更为显著。FRP加固再生混凝土与加固天然混凝土类似,其应力-应变曲线表现为明显的双线性,与所选模型计算结果符合良好。     

钢纤维硅灰高强混凝土的力学行为及界面特性

本文主要研究了在静载、动载作用下,钢纤维硅灰高强混凝土的抗弯、劈拉、抗冲击与耐疲劳性能.研究了硅灰掺量对上述性能的影响规律和硅灰增强与钢纤维增强及其复合效应.实验结果充分表明,在其他条件不变时,不同数量的硅灰(SF)取代水泥,钢纤维硅灰高强混凝土的动、静力学行为均有显著提高.实验结果还充分表明,钢纤维、硅灰对高强混凝土改性的主要原因,是由于硅灰的掺入有效地产生了纤维与水泥基材、集料与水泥基材的双重界面强化效应,改善了界面结构与性状.当硅灰掺量适当时,H_v-d,I_a-d,CHAS-d曲线均趋于平直,消除了界面层与基材间的差异,从而使界面和整体裂缝源尺度变小、数量减少,纤维增强、硅灰微粒增强及其协同效应得到充分发挥.这是钢纤维硅灰高强混凝土产生优异特性的关键.     

超高性能钢纤维增强混凝土力学性能的实验研究

制备出钢纤维体积掺量分别为0%、1%、2%、3%的超高性能钢纤维增强混凝土(UHPSFRC),通过立方体抗压实验、小梁四点弯曲实验,研究钢纤维体积掺量对UHPSFRC抗压、抗弯曲性能的影响。实验结果表明,钢纤维对UHPSFRC有明显的增强、增韧和阻裂作用。抗压强度随着钢纤维体积含量的提高而显著提高,最高可达130MPa。抗弯曲性能在钢纤维体积含量为2%时达到最佳。     

纤维复合材料后微屈曲的理论和实验

后微屈曲是单向纤维复合材料和层状复合材料压缩破坏过程的基本特征。结合Kevlar 49增强648/BF₃·400(脆性环氧)和EP(韧性环氧)基复合材料对后微屈曲的折带扩展进行理论分析和实验研究。理论预测与实验结果达到定性、定量符合,实验展现出扩展折带模式的微屈曲特征。     

界面弧形裂纹对混凝土开裂强度的影响研究

混凝土由于水分蒸发、干缩、泌水以及骨料与砂浆变形不一致等原因会导致骨料与砂浆的界面层中产生弧形裂纹,从而对混凝土开裂强度产生很大影响.从细观角度将混凝土视作由粗骨料和水泥砂浆组成的两相复合材料,并将界面层视为粗骨料与水泥砂浆的接触层进行分析.首先基于相互作用直推估计(interaction direct derivative, IDD)法,考虑混凝土中骨料颗粒的相互作用,将施加在混凝土表征体积元的远场外荷载等效为无限大基体中含单一骨料的等效外荷载.然后,将等效外荷载转化为最大和最小主应力,基于断裂力学理论得到界面层中弧形裂纹的应力强度因子,并根据复合型裂纹幂准则判断弧形裂纹是否发生开裂,进而来研究混凝土开裂强度的变化规律.通过与数值模拟结果的比较,验证了界面弧形裂纹应力强度因子解析解的有效性,参数分析结果表明,当裂纹与最大主应力垂直或与最小主应力呈45°夹角时,骨料周围弧形裂纹最易发生开裂破坏.随着裂纹长度增加,混凝土受拉和受压开裂强度先减小后增大,且均存在最不利的裂纹长度.混凝土开裂强度随着骨料体积分数的增加而增大,随着骨料粒径的增大而减小.在裂纹长度较小时,增大骨料的弹性模量有利于提高混凝土开裂强度.骨料周围承受同号应力可以提高混凝土的开裂强度,反之,异号应力会降低开裂强度.     

基于价值工程的再生粗集料多次循环使用评价研究

再生混凝土的多次循环使用配制混凝土可节约资源,保护环境,降低成本.试验以再生粗集料循环利用次数以和取代率为变量配制C15和C30强度等级混凝土,并对其工作性和立方体抗压强度进行了测试,结合价值工程原理对混凝土的价值进行了分析.结果表明,在配合比不强的情况下,混凝土的坍落度和立方体抗压强度随着再生粗集料循环再生利用次数的增加而降低,混凝土的强度等级越低,再生粗集料的循环次数和用量越多,混凝土的成本越低,价值系数越高.     

纤维增强复合材料靶板抗钢球贯穿的工程分析方法研究

介绍了钢球贯穿纤维增强复合材料靶板的一维工程近似分析方法.钢球被假定为刚体,复合材料靶被近似为横观各向同性弹埋性材料.通过将球腔膨胀模型和柱腔贯穿相结合的方法,提出了一种改进的复合材料靶抗贯穿的工程近似分析方法.利用该方法,对三维芳纶纤维编织(3DKw)复合材料靶板开展了抗钢球贯穿的工程近似分析,计算结果与实验结果一致性较好;并进一步讨论了计算中材料主要参数对靶板抗贯穿规律的影响.     

钢管混凝土柱抗爆性能数值模拟与实验验证

利用LS-DYNA非线性有限元程序,基于多物质流固耦合方法,建立了爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的动态响应数值模型.对比分析了模拟结果与足尺构件的爆炸破坏实验结果,验证了数值模型和计算方法的有效性,并运用参数化分析方法,研究了截面形式、比例距离、混凝土强度及钢材等级、截面形状特性等关键参数对钢管混凝土柱抗爆性能的影响.研究结果表明:钢管混凝土柱具有优越的抗爆性能,所建立的数值模型能够有效地分析钢管混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态影响及破坏形态;圆形截面钢管混凝土柱的抗爆性能优于方形截面;提高材料等级、减小圆形截面钢管混凝土柱的径厚比、增大矩形截面钢管混凝土柱的长宽比,均有利于提升钢管混凝土柱的抗爆特性.     

人体动脉瘤生成与破裂的力学分析

在大变形超弹性理论框架下研究了内压、轴向拉伸和扭转联合作用下人体动脉壁的力学响应,应用结构不稳定性理论对动脉瘤生成的可能性进行了解释,应用材料强度理论对动脉瘤破裂的可能性进行了分析．考虑动脉壁中残余应力和平滑肌主动作用的影响,用纤维加强各向异性不可压超弹性复合材料两层厚壁圆筒模型来模拟动脉壁的力学特性．给出了正常和几种非正常状态下动脉壁的变形曲线和应力分布．变形和稳定性分析结果表明该文模型可以模拟正常状态下动脉壁的均匀变形,还可以模拟在动脉壁中弹性蛋白纤维和胶原蛋白纤维强度降低的非正常状态下动脉瘤生成的可能性及动脉瘤的增长．应力和强度分析结果表明该文模型可以模拟当动脉瘤中的最大应力超过管壁的强度时动脉瘤破裂的可能性．     

碳管的结构和生长热力学研究 *

在nm尺度镍粉和镍片(或钛片)的催化作用下,乙炔气体高温热解形成碳管.nm尺度Ni粉的催化效果与其在H₂气中的还原温度有关,在高温(1500℃)下还原后,其催化效果十分显著,碳管的产量较高;而在低温下还原后作催化剂,碳管的产量较低,甚至形不成碳管.在约770℃还原的Ni(Ti)片作催化剂时,碳管易在Ni(Ti)片的边沿和尖端处生长;如果用酸处理过的Ni(Ti)片作催化剂,则会在催化剂的表面形成一层碳管.分析了破管的结构,研究了直形、弯曲形和螺旋形碳管的生长热力学.     

稠油油藏高温盐析调剖的孔渗表征方法研究

深层高温油藏在开采过程中,由于近井地带压力变化剧烈,地层水蒸发致使结晶盐析出,进而导致储层孔隙度、渗透率降低.为研究稠油油藏高温盐析调剖的孔渗变化规律,根据盐类溶解/沉淀原理及储层孔隙度渗透率关系和填砂管模型高温盐析实验结果,建立了考虑地层水蒸发、水中氯化钠析出和储层孔渗变化的综合盐析模型.研究结果表明:随着堵剂注入量增加,封堵率快速上升并趋于稳定;实验温度在200~500℃之间氯化钠堵剂具有较好的封堵效果;盐析调堵方法可以有效封堵储层气窜通道,改良吸气剖面,提高周期采油量.最后用实验结果对数学模型进行拟合修正,得到稠油油藏高温盐析调剖的孔渗表征方法.     

高强混凝土立方强度尺寸效应的分析计算

对55组高强混凝土立方强度实测数据作了分析,并给出了计算公式.表明高强混凝土立方强度尺寸效应不同于普通混凝土.     

碳纤维-不锈钢层板热载条件下冲击动态响应及层间损伤仿真研究

为了研究碳纤维不锈钢层板的冲击动态响应以及热载荷条件下的冲击性能,采用ABAQUS/Explicit,编写基于复合材料渐进损伤用户子程序VUMAT;引入Johnson-Cook模型,仿真计算了碳纤维增强环氧树脂基复合材料-SS304不锈钢层板热载条件下冲击动态响应过程;分析了其冲击动态响应及渐进损伤,着重讨论了热载荷条件对碳纤维金属层板的冲击能量吸收、接触力等抗冲击性能及失效模式的影响.结果显示,高速冲击载荷作用下,纤维层的脆性断裂、金属层的塑性变形以及纤维层与金属层之间的脱层是碳纤维不锈钢层板的主要失效形式.热载荷的存在直接影响了冲头的接触力,随环境温度升高,接触力总体上降低,子弹的速度衰减越慢,剩余速度增大.结果表明,热载荷降低了纤维金属板的冲击动能吸收特性,弱化了碳纤维金属板的抗冲击性能.无论是纤维金属层板的整体破坏,还是纤维失效、基体失效和脱层失效,热载荷都产生了重要影响.     

准各向同性复合材料弹性和强度的各向异性效应(Ⅰ)──模型*

实验观测表明,准各向同性材料,如N轴纤维增强复合材料层合板和编织材料,其面内刚度和强度具有不同程度的方向性,且强度的各向异性程度往往明显高于弹性性质的各向异性程度。本文根据张量函数表示理论所提出的本构方程和强度准则的一般模型,结合有关实验数据,分析了材料弹性性能和强度的非各向同性效应。具体给出了几类本构模型和强度准则的特殊形式并讨论了本文所得到结果的若干力学性质。本文第Ⅱ部分具体讨论了含单个椭圆孔或裂纹的无限大板的有关强度的各向异性效应,并用细观力学方法检验了本文的模型。     

纤维增强复合材料螺接接头挤压强度的估算方法

一些研究者采用比较简单有效的工程方法来估算纤维增强复合材料螺接接头的强度,但是这些方法均未考虑由于螺栓拧紧后对螺栓强度的影响。本文在对试验结果观察分析的基础上提出一种单孔螺接接头的临界挤压强度的估算方法,考虑了螺栓拧紧的效应。计算结果与碳/环氧迭层试验结果有较好的一致性。     

高强砼的轴心抗拉强度的分析计算

对国内有关轴拉试验结果进行了分析,说明高强混凝土轴心受拉强度与普通混凝土轴心受拉强度是有差异的.并给出了计算模型.     

界面性能对陶瓷基复合材料桥联增韧的影响

对单向纤维增强陶瓷基复合材料内垂直于纤维的基体裂纹扩展和偏转条件进行研究,侧重于界面性能对裂纹尾区桥联力学分析的影响。结果表明:在界面相脱粘摩擦区和弹性滑移区共同影响下,界面韧性g_i与增强纤维相关联参量(σ_cr²r/E_f)比值是界面脱粘的重要控制条件,并决定主裂纹是否转向,脱粘发生后脱粘摩擦区的长度取决于摩擦力τ₀并与其成反比.此外,界面厚度、剪切模量等也对桥联断裂分析产生重要影响.     

混凝土构件检测样本容量的确定方法

混凝土构件检测时,一般采用百分比抽样的方式.以回弹法中对混凝土强度进行检测时采用百分比抽样的抽样方式为例,从绝对误差限和相对误差限的角度分析了不同构件总量均采用此方法抽取样本的不合理性,并提出在不同混凝土强度等级、不同构件总数的情况下,通过控制一定的误差限来确定样本数量的方法.通过理论和实例分析,提出在抽样过程中,采用分层抽样技术对检测构件进行合理分层,降低总体方差,可减少样本数量.这种方法也适用于其它检测问题的样本容量的确定.     

特高含水期井震结合注采系统挖潜调整研究

进入特高含水期后,开展注采系统调整挖潜剩余油是油田持续稳产的关键.为了提高特高含水阶段油田采收率,提出井震结合方法精细标定构造层位、认识储层特征,构建地质模型并数值模拟剩余油分布,针对剩余油应用井震结合解释成果设计注采系统调整方案并优化相应注水强度.实验区块研究结果表明:特高含水期,采用井震结合注采系统调整方法最终产油量和采收率分别提高31.21×10~4t和1.54%,能够达到有效挖潜剩余油的目的;而改变注水强度对最终开发效果影响显著,随着注水强度增加,采收率先增大后减小,存在最佳的注水强度为9m~3/d·m.     

不完全契约下政府实施公共品负担对私人部门行为选择影响机制研究

政府部门往往会承担公共品负担提高社会公共福利和满足社会诉求,私人部门在PPP项目建设运营中会采取机会主义行为损害政府部门利益和降低社会福利。本文运用演化博弈分析私人部门的机会主义行为演化机制。通过模型分析可得,当政府补贴系数低于一定程度时,私人部门采取机会主义行为的概率随着公共品负担强度的增加而增加;当政府实施公共品负担小于一定强度时,私人部门会随着政府补贴程度提高而不采取机会主义行为,而当公共品负担强度大于一定值时,政府补贴政策正相关性就被严重削弱;私人部门占据更多的利益分配比重,更有倾向采取机会主义行为。根据研究结果,政府部门应增强契约精神,公共品负担下,政府补贴并不能有效降低机会主义行为,而应完善监管机制和提升私人部门对项目收益的信心。