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受酸腐蚀砂岩力学特性及其统计损伤本构模型

铁道学报 2023年第1期45卷 141-149页

作者：苗子臻李曙光霍润科任少强吴应明杨星智西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中铁二十局集团有限公司博士后科研工作站陕西西安710016

酸性侵蚀环境使得隧道、桥梁、房屋等结构劣化,耐久性和承载性能降低,服役时间缩短,最终导致各种灾害事故发生。为深入探究酸性溶液对岩石力学性能的影响,采用室内长期加速腐蚀试验,对pH=1、3、5的盐酸HCl以及pH=7的蒸馏水(H 2O)腐蚀作... 详细信息

酸性侵蚀环境使得隧道、桥梁、房屋等结构劣化,耐久性和承载性能降低,服役时间缩短,最终导致各种灾害事故发生。为深入探究酸性溶液对岩石力学性能的影响,采用室内长期加速腐蚀试验,对pH=1、3、5的盐酸HCl以及pH=7的蒸馏水(H 2O)腐蚀作用下砂岩的单轴力学劣化特性进行系统研究。基于连续损伤力学和统计理论,借助CT扫描试验分析结果,引入化学-荷载共同作用损伤变量,建立考虑受酸腐蚀砂岩应力-应变曲线压密段的统计损伤本构模型,基于单轴压缩试验结果对模型进行验证。研究结果表明,腐蚀岩样单轴压缩应力-应变曲线的压密段变长,弹性段变短,轴向峰值应力、弹性模量和泊松比减小,轴向、径向峰值点应变增大;腐蚀岩样的裂隙闭合点应变增大、裂隙压缩段变长、裂纹扩展段延长,其脆性特征减弱,柔性特征增强,岩样越来越表现出柔性材料的特征;浸泡溶液pH值越小,浸泡时间越长,岩样损伤软化效应越明显。试验曲线与理论曲线的对比结果表明,所建立的统计损伤本构模型能够较好地反映受酸腐蚀砂岩在荷载作用下的变形特性。研究结果可为受酸腐蚀岩体的稳定性及减防灾分析提供理论基础。

关键词：砂岩酸腐蚀力学特性损伤本构模型

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药物和蛋白质与聚己内酯分层复合纳米纤维的微观结构与力学特性

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高等学校化学学报 2005年第5期26卷 968-972,F010页

作者：黄争鸣张彦中同济大学航空航天与力学学院上海200092 新加坡国立大学纳米技术与生物材料实验室新加坡119260

应用同轴共纺技术制得芯质和表层为两种不同材料的分层复合纳米纤维.分别以乙酰螺旋酶素片剂和明胶蛋白质为芯质材料,以可生物降解的聚己内酯作为表层材料,研究了这种分层复合纳米纤维的微观结构与力学特性.结果表明,尽管药物与表层聚... 详细信息

应用同轴共纺技术制得芯质和表层为两种不同材料的分层复合纳米纤维.分别以乙酰螺旋酶素片剂和明胶蛋白质为芯质材料,以可生物降解的聚己内酯作为表层材料,研究了这种分层复合纳米纤维的微观结构与力学特性.结果表明,尽管药物与表层聚合物材料的溶解溶剂互不相同,但仍可以将药物包覆在壁厚小于100nm的超细纤维中.这种纤维可用作体内手术伤口缝合线或大面积创伤如烧伤伤口的敷布.在实验范围内,纤维膜的力学性能随芯质内溶质含量的提高而降低.

关键词：复合纳米纤维静电纺丝微观结构力学特性

碳纤维布层数对煤圆柱力学特性影响的细观研究

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煤炭科学技术 2023年第8期51卷 73-85页

作者：李庆文曾杏钢张向东禹萌萌刘艺伟曹行辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

为探究碳纤维布(CFRP)层数对煤圆柱力学特性的影响。利用三维的FLAC-PFC耦合方法,建立CFRP被动约束煤圆柱的连续-非连续耦合模型,基于已有0~2层CFRP被动约束煤圆柱试验数据验证了细观模型的有效性,并在此基础上开展3~7层CFRP布对煤圆柱... 详细信息

为探究碳纤维布(CFRP)层数对煤圆柱力学特性的影响。利用三维的FLAC-PFC耦合方法,建立CFRP被动约束煤圆柱的连续-非连续耦合模型,基于已有0~2层CFRP被动约束煤圆柱试验数据验证了细观模型的有效性,并在此基础上开展3~7层CFRP布对煤圆柱力学特性及能量演化的影响研究。结果表明:煤圆柱的屈服点与峰值点随CFRP层数增加而渐进重合,呈现毫无征兆的屈服即破坏状态;随着CFRP层数增加,煤圆柱峰值强度增幅呈现先增大后减小,得到了表征不同层数下CFRP约束煤样峰值强度增幅演化规律的函数,峰值应变增幅呈现先增加后减小,而后再增加又减小的规律;弹性应变能恒定时,煤圆柱轴向应变与CFRP层数无相关性,但其峰值应变与极限应变均随CFRP层数增加而增大;峰值点耗散能转化率随CFRP层数增加呈现先增大而后减小规律,建立了表征不同层数下CFRP约束煤圆柱耗散能转化率演化规律的函数;从应力-应变曲线延性特征、峰值强度增幅、峰值应变增幅、耗散能转化率及总能量增幅等5方面综合考虑,兼顾经济成本与缠绕水平原则,确定3层为CFRP约束煤圆柱的最优缠绕层数。

关键词：煤圆柱碳纤维布层数被动约束 PFC-FLAC耦合方法力学特性

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砷化镓晶体力学特性的各向异性计算

无机材料学报 2021年第6期36卷 645-651页

作者：董康佳姜晨任绍彬郎小虎高睿叶卉上海理工大学机械工程学院上海200093 上海微高精密机械工程有限公司上海201203

砷化镓因其良好的光电特性被广泛应用于电子与半导体领域,为推动砷化镓解理加工技术,对砷化镓材料力学特性的各向异性进行计算并分析。本研究对砷化镓各个晶面之间的夹角、面间距、原子的密度等结构参数进行计算,基于广义胡克定律结合... 详细信息

砷化镓因其良好的光电特性被广泛应用于电子与半导体领域,为推动砷化镓解理加工技术,对砷化镓材料力学特性的各向异性进行计算并分析。本研究对砷化镓各个晶面之间的夹角、面间距、原子的密度等结构参数进行计算,基于广义胡克定律结合压痕实验,分析砷化镓材料表层弹性模量、泊松比、剪切模量、硬度、断裂韧性等力学特性在{100}晶面沿不同晶向力学性能的变化规律。结果表明:砷化镓不同晶面间结构参数的不同是导致砷化镓力学特性呈现各向异性的主要原因;砷化镓在{100}晶面上弹性模量、泊松比、剪切模量的各向异性均呈现出周期性变化,且{100}晶面的剪切模量为恒值59.4 GPa;砷化镓{100}晶面硬度的各向异性变化幅度较小,断裂韧性变化幅度较大,最小值为0.304 MPa·m^(1/2),位于晶向,确定晶向是裂纹最容易扩展的晶向。

关键词：砷化镓力学特性各向异性压痕实验

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碳纳米锥力学特性的分子动力学研究

物理学报 2013年第1期62卷 310-315页

作者：李明林林凡陈越福州大学机械工程及自动化学院福州350108

结合原子间短程作用势(Brenner势)和长程作用势(Lennard-Jones势),利用分子动力学方法对各种锥角的碳纳米锥进行拉伸和压缩实验,获得其载荷-应变关系曲线、受拉/压载荷极限、应变极限和构形演变等力学特性,并与等量原子组成的碳纳米管... 详细信息

结合原子间短程作用势(Brenner势)和长程作用势(Lennard-Jones势),利用分子动力学方法对各种锥角的碳纳米锥进行拉伸和压缩实验,获得其载荷-应变关系曲线、受拉/压载荷极限、应变极限和构形演变等力学特性,并与等量原子组成的碳纳米管进行比较研究.研究结果表明,等量碳原子组成的碳纳米锥的受拉/压载荷极限随着锥角的增大先是增大后减小,受拉/压应变极限则随着锥角的增大而增大.与碳纳米锥相比,等量碳原子组成的碳纳米管的受拉/压载荷极限和应变极限显得既不突出也不逊色.在受压构形演化方面,与碳纳米管丰富的径向屈曲/扭转/侧向屈曲组合形变不同,112.88°和83.62°锥角的碳纳米锥受压沿轴向完美内陷,而60.0°和38.94°锥角的碳纳米锥受压发生侧向屈曲.

关键词：碳纳米锥碳纳米管分子动力学模拟力学特性

酸碱污染重塑粉质黏土的塑性及其与力学特性的关系

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岩土工程学报 2018年第11期40卷 2103-2109页

作者：高彦斌刘佳丹王雨滢同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092 中国建筑工业出版社北京100037

酸碱溶液会显著改变黏性土的力学特性因而在污染土的研究中备受关注。通过室内试验,详细研究了硫酸、盐酸和氢氧化钠污染重塑粉质黏土的现象、孔隙水离子成分以及土的塑性、压缩性和强度的变化规律。从孔隙溶液的pH值、离子交换以及土... 详细信息

酸碱溶液会显著改变黏性土的力学特性因而在污染土的研究中备受关注。通过室内试验,详细研究了硫酸、盐酸和氢氧化钠污染重塑粉质黏土的现象、孔隙水离子成分以及土的塑性、压缩性和强度的变化规律。从孔隙溶液的pH值、离子交换以及土的结构三方面解释了硫酸和氢氧化钠污染土塑性增大、盐酸污染土塑性减小的机理。给出了这3种污染土的力学特性与塑性指标之间的关系,并与一些用于非污染重塑土的经验公式进行了对比。发现这3种酸碱污染土均表现出一定的结构性,尽管结构性形成的机理并不相同,但均导致压缩性增大,适用于非污染重塑土的经验公式会低估这类污染土的压缩性。研究发现这种低浓度的污染土的结构性不足以改变不排水抗剪强度cu与液性指数IL之间的关系,因而其强度可以大致通过未污染土的cu–IL关系来预测。

关键词：粉质黏土酸碱污染塑性力学特性结构性

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道砟垫有砟道床力学特性离散元分析

振动与冲击 2020年第19期39卷 141-148,181页

作者：崔旭浩肖宏北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

为分析铺设道砟垫对铁路有砟道床力学特性的影响,采用离散单元法和图像处理技术,构建道砟颗粒计算模型,采用"弹性杆"模拟道砟垫,建立高速铁路道砟垫有砟道床的离散元分析模型,依据现场测试结果验证了模型的正确性。对比分析了列车荷载... 详细信息

为分析铺设道砟垫对铁路有砟道床力学特性的影响,采用离散单元法和图像处理技术,构建道砟颗粒计算模型,采用"弹性杆"模拟道砟垫,建立高速铁路道砟垫有砟道床的离散元分析模型,依据现场测试结果验证了模型的正确性。对比分析了列车荷载作用下普通有砟道床和道砟垫有砟道床的动态响应。结果表明:铺设道砟垫可以从整体上降低有砟道床的振动水平,使道砟颗粒振动加速度的平均值降低9.40%;铺设道砟垫可以减少道床中强力键的个数,提高道床中较小接触力出现的概率,使道砟颗粒的平均法向接触力降低21.7%,平均切向力降低24.4%;道砟垫可以显著增加道砟颗粒与下部基础的接触点数,增大接触面积,减小接触力;道砟垫有助于降低道床刚度,增大有砟轨道弹性。

关键词：道砟垫有砟道床离散元法力学特性

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冻融作用下石灰土填料的力学特性研究

铁道学报 2014年第2期36卷 109-115页

作者：王天亮王扬刘建坤石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

通过冻融循环后石灰改良土的力学试验,研究冻融对石灰改良土力学特性影响的规律。研究结果表明,封闭条件下,首次冻结和融化作用明显影响石灰土的力学特性,经历多次冻融后其力学特性逐渐趋于稳定;随着冻融次数的增加,石灰土的静强度、弹... 详细信息

通过冻融循环后石灰改良土的力学试验,研究冻融对石灰改良土力学特性影响的规律。研究结果表明,封闭条件下,首次冻结和融化作用明显影响石灰土的力学特性,经历多次冻融后其力学特性逐渐趋于稳定;随着冻融次数的增加,石灰土的静强度、弹性模量和临界动应力逐渐衰减,经历6次冻融后基本保持稳定,建议工程应用中可采用6次冻融后的力学指标作为设计值;石灰土的临界动应力随围压的增加而增大,石灰土的临界动应力较素土提高约1.5倍;石灰土样的动应力应变关系近似双曲线,同一动应力水平下,动应变随冻融次数的增加而增大。

关键词：土力学路基填料石灰改良土冻融循环力学特性

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黄土隧道洞口段支护结构的力学特性分析

中国公路学报 2008年第5期21卷 75-80页

作者：陈建勋姜久纯罗彦斌王梦恕北京交通大学土木建筑工程学院中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

为了解浅埋偏压黄土隧道洞口段支护结构的受力状况,对刘家坪2#隧道洞口段围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、纵向连接筋应力、锚杆轴力及拱部下沉进行施工监测,并采用有限元法对隧道支护结构进行计算分析。结果表明:在浅埋偏压条件下... 详细信息

为了解浅埋偏压黄土隧道洞口段支护结构的受力状况,对刘家坪2#隧道洞口段围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、纵向连接筋应力、锚杆轴力及拱部下沉进行施工监测,并采用有限元法对隧道支护结构进行计算分析。结果表明:在浅埋偏压条件下,黄土隧道拱部发生了平面偏移,拱顶下沉量大于净空收敛量;围岩压力分布呈不对称猫耳状;钢拱架左侧轴力大于右侧轴力,总体受力很大,在支护体系中作用很明显;拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;纵向连接筋受力非常大,对隧道整体的稳定性很有利;应取消黄土隧道洞口段系统锚杆,采用由钢拱架、钢筋网、锁脚锚杆、喷射混凝土、纵向连接筋组合形成的初期支护结构。

关键词：隧道工程黄土隧道数值分析力学特性偏压监测