应力状态

摘要： 增材制造TC4钛合金是具有优良的力学性能和工艺性能的金属材料,在航空航天领域已得到重要应用.近年来,在塑性力学的研究中,探究应力状态对金属材料变形和失效行为的影响得到广泛关注,然而大部分的研究都是在准静态下完成的,对于中高应变率下金属材料变形失效的研究较少.本文从增材制造TC4钛合金的基本力学性能出发,考虑应力状态和应变率对其变形和失效行为的影响,采用应力三轴度η和罗德角参数■表征应力状态,设计了相应的试样形式和实验方法.利用电子万能实验机、高速液压伺服实验机以及分离式Hopkinson杆,结合数字图像相关法分析对材料在不同应变率、不同应力状态下的力学性能进行了测试,获得其变形和失效特性.为得到试样内部应力状态历程参数和应变场,通过ABAQUS进行数值仿真,得到试样应变最大处的应力状态历程参数和失效应变.以实验测试和仿真分析结果为基础,对传统MMC失效模型进行了修正,建立了全面考虑应变率、应力三轴度和罗德角效应的增材制造TC4材料的失效模型;同时建立了考虑应力三轴度η和应变率效应的Johnson-Cook失效模型.并通过对增材制造TC4钛合金平板进行高速冲击实验和数值仿真,验证了本文拟合的该材料的本构模型和失效模型描述高应变率下变形失效行为的有效性.

摘要： 以任楼煤矿中六运输大巷过F_(2)断层为工程背景,采用有限差分软件FLAC^(3D)模拟穿断层带巷道掘进,研究断层带前后巷道围岩应力状态分布及变形特征。结果表明,断层带前后10 m范围内围岩变形较大,围岩塑性区在竖直平面呈椭圆形分布。在围岩两帮与顶板0~1.0 m内围岩主应力差值小,为掘巷后支护控制的主要区域;在1.7~2.7 m内围岩主应力差达到峰值,应力差峰值前后区域为主要承载区。在断层下盘近断层带巷道应对拱顶围岩进行重点支护,增大顶板浅部围岩承载能力,控制围岩破坏向深部发展。上盘近断层带巷道底板与下帮部塑性破坏显著增大,引起巷道浅部围岩整体承载能力减弱,围岩破坏向深部发展;在下盘段巷道应重点控制底板与下帮部。

摘要： 为研究负弯矩钢束张拉阶段简支转连续桥梁支点截面的应力状态,在试验桥主梁支点截面预埋混凝土应变计,实测张拉阶段该截面的混凝土应力,应用有限元分析软件MidasCivil建立试验桥梁计算模型,对张拉墩顶负弯矩钢束的施工过程进行模拟,将计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明:T3钢束对负弯矩钢束通过的支点截面应力影响较大,T1钢束对相邻支点截面应力影响较大,且该阶段的截面最大拉应力出现在8#墩顶的T3钢束张拉完成时,为0.973MPa,未超过C50混凝土抗拉设计强度,结构安全。

摘要： 损伤是航空结构件加工制造与服役中的共性问题。以微观损伤机制与损伤预测模型为主要关注点,论述了典型航空用铝合金、钛合金中损伤形核、扩展的影响因素以及宏观、细观尺度损伤断裂的预测方法。对于塑性成形过程,以受力状态为切入点,阐述了不同应力状态下损伤演化的差异性,介绍了基于应力状态损伤模型在航空材料中的应用。对于疲劳损伤问题,总结了不同体系合金中的微观影响因素,如第二相颗粒、晶体取向等,讨论了疲劳预测方法在航空用铝合金、钛合金中的应用。将局部应力应变集中归纳为损伤萌生、扩展的外因,而材料内部缺陷、界面等为内因,塑性变形、疲劳过程的损伤累积均为内、外因综合作用的结果。通过归纳损伤机制研究进展与问题,分析宏、细观预测方法的优缺点,提出以共性规律与通用性预测方法为重点的发展方向。

摘要： 粗粒土填料广泛应用于重载铁路路基基床层,填料的物理和应力状态对重载铁路路基的回弹特性有重要的影响。为研究粗粒土填料在列车循环荷载作用下的回弹特性,开展一系列循环荷载作用下的大型动三轴试验,分析粗粒土填料在不同含水率、动应力幅值、循环振次、围压条件下回弹模量的变化规律。结果表明:饱和稳定试样,回弹模量约在1000圈左右达到稳定微增长状态,非饱和稳定试样,回弹模量随循环振次的增加呈现出持续增长状态。回弹模量随着动应力幅值和围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小。围压和动应力幅值越大,粗粒土回弹模量随含水率的增加下降得越显著。研究结果对重载铁路粗粒土填料回弹特性的认识与回弹模量设计值的取用具有重要参考价值。

摘要： 平面应力(应变)转轴公式是材料力学应力(应变)分析部分的主要教学内容,尽管转轴公式基于特定的应力(应变)状态导出,但在后续的应用,包括例题与习题中的引用并没有限定于平面应力(应变)状态。为了澄清学生常见疑惑,本文使用简单的方式对该问题进行说明,供教师教学时参考。

摘要： 应力状态是材料力学的重点内容,更是一个学生不易理解的难点内容。应力圆是理解和掌握应力状态的一个重要手段。编制绘制应力圆的专用程序,将有利于节约绘图时间并提高课堂授课效果。文章详细介绍了如何利用HTML5 Canvas制作交互式应力圆绘制网页程序,加深学生对利用Canvas绘制图形的理解,使概念抽象的应力状态知识形象化,便于学生理解和掌握相关知识,进一步增强学生对材料力学课程的兴趣和信心。

摘要： 将弹塑性材料模型与损伤演化模型耦合构建碰撞仿真的本构模型,在GISSMO损伤演化模型基础上引入应力状态对失效的影响。基于Al6061不同应力状态试件试验的仿真校验材料模型参数,实现高速列车侧墙结构碰撞过程的失效响应分析。研究结果表明:在Al6061试验中,相比于常数失效应变,损伤演化模型的仿真误差明显偏小;在碰撞中,失效单元内的应力三轴度随空间位置、碰撞历程在-0.67~0.67之间反复变化,随应力三轴度升高,失稳应变、损伤累积导致的实际失效应变逐步降低;同时,弹塑性模型与损伤演化模型揭示了高速列车侧墙结构碰撞过程的弯曲、褶皱变形与损伤积累,直至局部出现失效,避免了常数失效应变、不考虑失效条件下掩盖材料劣化过程而对结构承载的理想化预测。

摘要： 目前,国内外一些高拱坝工程在蓄水后已有谷幅变形的现象产生,谷幅变形不但影响拱坝性态变化,已有实例还表明其可能影响到下游消能建筑物的正常运行。为分析谷幅变形对白鹤滩水电站消能建筑物运行状态的影响,运用边界位移法进行有限元分析,模拟不同谷幅变形量作用下反拱底板水垫塘无水检修工况及正常运行工况的应力状态,分析弹性结构缝的不同布置方式对水垫塘在谷幅变形作用下应力状态的影响。结果表明:随着谷幅变形量的增加,水垫塘的应力也不断增大;当水垫塘顶部的谷幅变形量不大于50 mm时,无缝结构水垫塘的安全是可控的,且蓄水可以减小谷幅变形对水垫塘结构不利应力的影响,设置弹性结构缝可能会增大其不利应力。

摘要： 对混凝土类材料动态压缩应变率效应研究的发展及问题进行了概述,对比不同应力状态下混凝土类材料动态压缩应变率效应的表现特征,揭示了不同加载路径下实测动态强度提高系数的显著差异。研究表明,在高应变率下,基于初始一维应力加载路径的试件将因横向惯性效应导致的侧向围压而演化至多维应力状态,传统霍普金森杆技术无法获得高应变率下基于真实一维应力路径的动态强度提高系数,在强度模型中直接应用实测数据将过高估计材料的动态强度。鉴于应变率效应的加载路径依赖性,将仅包含应变率的强度提高系数模型扩展至同时计及应变率和应力状态的多维应力状态模型,并结合Drucker-Prager准则在强度模型中给予了实现。针对具有自由和约束边界试件开展的数值霍普金森杆实验表明,多维应力状态下的应变率效应模型可以考虑应变率效应随应力状态改变的特点,从而准确预测该类材料的动态压缩强度。研究结果可为正确应用霍普金森杆技术确定脆性材料的动态压缩强度提供参考。

摘要： 微观断裂准则可以用于无明显初始缺陷钢结构的断裂预测及失效分析.为获得建筑结构用材Q235B钢在复杂应力状态下的微观断裂准则,采用Q235B钢设计了平滑圆棒试件、缺口圆棒试件、平板切口剪切及拉剪试件和平板槽口试件进行单向拉伸试验以获得在不同应力状态下的断裂参数.结果表明,应力三轴度η和Lode角参数(θ)是影响材料断裂韧性的两个重要参数.随后采用试验结合数值分析的方法,得到了Q235B钢在不同应力状态下的断裂参数,并以Bai-Wierzbicki三维金属断裂准则为例进行了参数修正,所获得的Q235B钢断裂参数可用于校正一系列的金属断裂准则.

摘要： 作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性质与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场以及强震危险性判定等密切相关.从物理上,断层力学性质可以理解为断层面两盘之间的摩擦系数或断裂带的剪切模量,但这一参数很难从野外观测的角度定量给出.研究中通常通过以下两种确定方式,一种是根据地质上关于断层活动的认识做定性判断给出.另一方面,随着对地壳介质认识的不断深入,特别是近年来随着GPS等观测资料的丰富,有限元模拟技术在地壳动力学研究中得到广泛应用,同时也为断层介质力学性质的定量研究提供了新的方法.本文在综合区域动力学环境、活动断裂空间展布以及下地壳粘滞性结构的基础上构建了青藏高原东北缘三维有限元动力学模型;以GPS速度场为约束模拟研究了断层剪切力学性能对区域地壳运动速度场图像的控制作用，进而在最优模型基础上分析了当前青藏高原东北缘不同断裂的应力状态。结果显示:阿尔金断裂东段和广义海原断裂对区域地壳运动速度场控制作用强烈，但二者剪切力学性能相反，阿尔金断裂东段断层剪切模量与周边地壳介质相当，而广义海原断裂断层剪切模量可低至周边地壳介质剪切模量的1/10 000;六盘山断裂和西秦岭北缘断裂对区域地壳运动速度场的控制作用较弱，模拟结果显示二者均具有较强的剪切力学性能。基于最佳模型的应力状态分析指出:阿尔金断裂东段、广义海原断裂西段的木里-江仓断裂、中段的金强河-毛毛山-老虎山断裂、东段的六盘山断裂、以及西秦岭北缘断裂中西段当前应力率水平较高，且与前人给出的青藏高原东北缘高闭锁区域吻合。动力学上的高应力率与运动学上的强闭锁良好吻合，预示着这些断裂是地震危险分析值得关注的区域。

摘要： 近四十年来,扁铲侧胀原位测试(DMT)被越来越多地应用于世界许多地方特别是欧美地区的岩土工程问题当中,这主要得益于DMT试验能够准确地确定地基的压缩模量,并且对土体中应力状态的变化较其他常用原位测试手段更为敏感.本文以一个试验堤坝的建造前后和堤坝移除后的DMT试验结果对比以及一个超固结黏土滑坡前后DMT试验结果对比为例子,展示和分析了DMT试验在实际工程中对监测土体应力状态变化过程、应力历史对压缩模量变化的影响、预测天然地基沉降、预测和确定边坡滑动面位置的应用.

摘要： 以某工程项目上、下层共线设计的超宽整幅式中央双柱墩大悬臂下部结构为例,如何保证盖梁施工阶段应力状态、正常使用极限状态按全预应力设计、活载按单幅桥满载且最外车道超载最不利布置、地震作用下结构的安全问题,则成为需重点研究的内容,因此有必要对本项目推荐的下部结构进行静、动力分析,以保证结构的安全.

摘要： 运用土的抗剪强度理论,取刚性挡土墙后之滑动土楔体为分析对象,建立主动、被动土压力的基本计算公式,由基本计算公式导出土压力系数和应力状态系数公式以及土压力一般计算公式,并给出了不用按具体填土条件推导而就能确定土压力系数和应力状态系数的实用公式,从而建立了可以计算任意填土面、不分砂性填土或黏性填土且考虑应力状态的主动、被动土压力计算理论.

摘要： 青藏高原东北缘地区地处青藏块体、阿拉善块体和鄂尔多斯块体的交汇处,该区域晚新生代以来经历了强烈的地壳变形,至今仍处于活跃状态,发生了一系列大震,但关于强震发生的机理仍然存在争议.地球介质的各向异性反映了地球内部物质的形变特征,被誉为是反映地球内部物质形变机制的化石.地震波是研究地球介质各向异性的重要手段。利用近震s波开展区域地壳各向异性研究，对于认识青藏高原东北缘应力状态及其变形机制，乃至强震的孕育机理都具有重要意义。本研究选取甘肃、宁夏和陕西固定台网39个台站2009-2018年的近震波形数据，采用基于SC算法的NIFAST程序获得了台站下方的S波分裂参数(快波方向Φ和慢波延时dt)。利用滑动统计的方法得到了优势快波方向，选取了质量评价为A或B的分裂结果进行讨论，与前人在该地区的研究成果和所得无效分裂结果进行了对比分析，认为研究结果较为可靠。

摘要： 沁水盆地南部是中国目前规模最大的煤层气生产基地,浅部开发工程布置的逐渐完成,必然要将眼光转向深部,开采难度增大.为此,准确圈定高效建产区尤为重要,沁南西-马必东区块正是如此.面对这一新的技术挑战,分析深部煤储层特点,结合沁水盆地南部前期煤层气井生产实践,首先划分出资源基础、产气条件、储层可改造性三个优选层次,进而从含气性、渗透性、疏导性、可采性四个方面提出了高效建产区优选标准和流程,形成了"三层四性"高效建产区优选技术.研究认为,建产区开发潜力体现为关键地质条件指标的组合,包括高于经济极限的煤储层含气量,单位长度微裂隙总宽度≥50μm,可疏导指数≥30nm,地应力状态处于垂直应力≥最大水平主应力≥最小水平主应力或最大水平主应力≥垂直应力≥最小水平主应力状态,以原生-碎裂结构煤为主,局部构造相对简单,可动用面积≥30％等.基于这一标准,在沁南西-马必东区块优选出3个高效建产区,部署了5口试采井,获得单井日产气量2000m3以上的实施效果,验证了优选技术方法的可靠性,为沁水盆地深部煤层气区块高效建产区优选提供了成功的技术示范.

摘要： 本文采用材料力学法对某电站的常态混凝土重力坝进行了坝体应力计算,分析了该坝段坝基的应力状态,并按照分项系数极限状态公式确定坝体抗滑稳定承载能力,为该坝体的强度和稳定性评价提供依据.

摘要： 为研究X90管线钢的断裂行为,在常规拉伸试验机上对X90管线钢进行5种不同圆棒缺口的拉伸试验和低应变速率拉伸试验,利用hopkinson拉杆试验装置进行高应变速率拉伸试验.试验发现:应力三轴度越高,断裂应变越低,断裂前损伤吸收能也越低.应力三轴度值增加2.43倍,断裂应变减少29％,断裂前损伤吸收能降低71％.应变速率对断裂应变的影响较小,准静态和高速状态下,差异不到4％.

摘要： 以热成形为代表的超高强度钢在汽车结构件和安全件上得到广泛应用,强度级别的不断提升,超高强钢强度和韧性的匹配受到研究者的广泛关注,冷弯试验作为目前评价超高强度钢韧性的方法之一已得到广大研究者的认可.本文基于VDA238-100标准开展热成形钢的冷弯试验,分析冷弯过程中的材料应力状态及组织演变,探讨失效的影响因素及预弯曲后对热成形钢延迟断裂的影响.

摘要： 本发明模拟实际服役状态的预应力筋疲劳‑应力松弛测试方法包括：将待测筋安装于固定长度的测试固定装置两端之间；在其中一端锚具内装有应力传感器，在靠近其中一个锚具待测筋上装有应变传感器，用拉伸装置从待测筋的另一端张拉待测筋至设计值N，在张拉待测筋的过程中，测量并记录应力传感器的应力σ和相应的应变传感器的应变ε，计算得到弹性模量E＝σ/ε；在测试固定装置两端之间的待测筋某一处位置，采用加载装置对待测筋反复多次施加正交方向上的荷载F(t)，记录待测筋端部应力传感器显示出的应力和加载时间；得到应力与时间/疲劳加载次数的关系曲线，基于测试得到的弹性模量，将应力转换为应变，建立应变与时间或疲劳次数的关系曲线。

摘要： 本发明模拟实际服役状态的预应力筋疲劳‑应力松弛测试方法包括：将待测筋安装于固定长度的测试固定装置两端之间；在其中一端锚具内装有应力传感器，在靠近其中一个锚具待测筋上装有应变传感器，用拉伸装置从待测筋的另一端张拉待测筋至设计值N，在张拉待测筋的过程中，测量并记录应力传感器的应力σ和相应的应变传感器的应变ε，计算得到弹性模量E＝σ/ε；在测试固定装置两端之间的待测筋某一处位置，采用加载装置对待测筋反复多次施加正交方向上的荷载F(t)，记录待测筋端部应力传感器显示出的应力和加载时间；得到应力与时间/疲劳加载次数的关系曲线，基于测试得到的弹性模量，将应力转换为应变，建立应变与时间或疲劳次数的关系曲线。

摘要： 本发明提供一种精确预测拉应力和压应力状态下应力松弛行为的方法，所述方法包括使用如下公式(9)预测拉应力和压应力，下式(9)中建立了sinh形式的应力松弛本构模型：是蠕变应变ε随时间的变化率，A、B、k1、n1、n2均为材料参数，为相对位错密度，σm为基体强化、σss为固溶强化、σdis为位错强化和σppt为析出强化，sign(σ)是符号函数，sinh为双曲正弦函数，σth为门槛应力，指应力σ随时间的变化率，E为弹性模量。本发明尤其适于大型复杂结构件的精确预测。

摘要： 一种基于复杂应力状态模型的管道应力内检测方法，该方法步骤如下：第一步：利用检测设备探头采集弱磁信号；第二步：将第一步采集的信号输入至构建的复杂应力状态模型，得出管道应力变化；第三步：根据第二步的管道应力变化识别出管道应力集中区。本发明采用一种复杂应力状态模型，建立磁力学耦合数学模型，提供一种复杂应力状态下的应力检测定量算法，实现了对管道应力集中程度的判定检测。

摘要： 本发明提供一种精确预测拉应力和压应力状态下应力松弛行为的方法，所述方法包括使用如下公式(9)预测拉应力和压应力，下式(9)中建立了sinh形式的应力松弛本构模型：是蠕变应变ε随时间的变化率，A、B、k1、n1、n2均为材料参数，为相对位错密度，σm为基体强化、σss为固溶强化、σdis为位错强化和σppt为析出强化，sign(σ)是符号函数，sinh为双曲正弦函数，σth为门槛应力，指应力σ随时间的变化率，E为弹性模量。本发明尤其适于大型复杂结构件的精确预测。

摘要： 本发明属于船体结构应力监测技术领域，具体涉及一种基于局部应力关联法的船体结构整体应力状态快速获取方法。由布置的有限数量的传感器获得的应力数据，结合本发明提出的相关方法，即可得到待监测结构的等效单元应力矩阵等效节点应力矩阵据此便可具体、直观地掌握待监测结构的整体应力状态。本发明能更合理地给出用于船体结构强度评估的应力数据，实现了对待监测结构强度的准确评估以及结构状态的准确把握。通过本发明提出的方法，可以准确、快速地获得待监测结构整体的应力状态，从而有助于相关人员及时、全面地掌握结构的整体应力状态，进而避免了由于监测点位置并非待监测结构的最危险位置所引发的船体结构安全性问题。

摘要： 本发明属于船体结构应力监测技术领域，具体涉及一种基于局部应力曲线法的船体结构整体应力状态快速获取方法。通过由布置在监测点位置的传感器获得的应力数据，结合本发明提出的相关方法，可获得待监测结构的总节点应力拟合曲线、总单元应力拟合曲线，再结合第二离散模型中的各单元、各节点的位置坐标，便可对应地得到待监测结构各位置的等效节点应力数据、等效单元应力数据，采用可视化方法，即可快速地掌握待监测结构的整体应力状态。本发明可以准确、快速地获得待监测结构整体的应力状态，从而有助于相关人员及时、全面地掌握结构的整体应力状态，进而避免了由于监测点位置并非待监测结构的最危险位置所引发的船体结构安全性问题。

摘要： 本发明提供一种基于煤矿巷道围岩应力在线监测系统的应力状态分析方法，该方法中采用的钻孔应力在线监测系统包括若干应力传感器，若干应力传感器布置于工作面上下两巷道巷帮中部位置向煤层每间隔一定距离钻孔中的煤岩体内，应力传感器通过通讯电缆顺序与变送器、矿用传输分站、矿用传输总站、地面传输终端和计算机电连接；该方法包括步骤S1获得基于钻孔应力值的围岩应力状态指标Sf，步骤S2获得基于时间序列的围岩应力等级状态指标St，步骤S3将指标Sf和St进行结合得到最终表示围岩应力状态的无量纲量Sc，步骤S4根据无量纲量Sc和RGB颜色来综合表征工作区域钻孔应力集中情况。本申请能解决现有监测方法不全面和围岩应力状态表现力不足的问题。

摘要： 一种基于复杂应力状态模型的管道应力内检测方法，该方法步骤如下：第一步：利用检测设备探头采集弱磁信号；第二步：将第一步采集的信号输入至构建的复杂应力状态模型，得出管道应力变化；第三步：根据第二步的管道应力变化识别出管道应力集中区。本发明采用一种复杂应力状态模型，建立磁力学耦合数学模型，提供一种复杂应力状态下的应力检测定量算法，实现了对管道应力集中程度的判定检测。

摘要： 本发明公开了一种三轴应力状态下的应力敏感实验装置及其方法，其涉及油气藏开发模拟技术领域，实验装置包括：岩芯模型系统，包括：岩芯夹持器；第一环压跟踪仪；第二环压跟踪仪；第三环压跟踪仪；注入系统，所述注入系统包括：驱替压力跟踪仪；能与所述驱替压力跟踪仪相连通的气体中间容器；能与所述气体中间容器相连通的高压气源供应单元；输水泵；抽真空泵；回压系统；数据采集系统，所述数据采集控制系统包括第一压力传感器；第二压力传感器；第三压力传感器；第四压力传感器；第五压力传感器；差压传感器；回收系统。本申请能基于三轴压力拱理论使基岩三轴主应力随孔隙压力同步变化，并测试同一块岩样三个正交方向上的应力敏感。