2025, 52(1):34-48.
摘要:连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Cross-laminated timber, CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir, SPF)规格材-混凝土螺栓连接作为试验对象,设计了27组单调加载试验和低周往复加载试验,归纳并对比了两类木-混凝土螺栓连接的典型破坏模式.结果表明:木-混凝土螺栓连接节点承载力大小与螺栓屈服模式相关,CLT-混凝土螺栓连接相较于SPF-混凝土螺栓连接更易发生双铰破坏,且CLT-混凝土螺栓连接具有更好的延性.基于对两类连接力学性能差异的影响机理分析,考虑钢垫板对承载力的影响,并引入CLT等效截面,提出了木-混凝土螺栓连接的承载力力学模型.计算结果与试验结果对比的平均误差为12.18%,表明计算值与试验值吻合良好,可为木-混凝土螺栓连接的设计与应用提供参考.
2025, 52(2):46-54.
摘要:制备了一种正交梯形蜂窝铝材料,代替传统形式吸能盒作为车辆的吸能装置,研究该材料在面内方向低速碰撞下的力学性能及能量吸收特性. 首先,用胶接的手段制备一种正交梯形蜂窝铝结构,用试验方法研究该材料的面内压缩过程,获得材料的应力与吸能特性. 其次,以理论分析方法研究材料的变形与受力情况,获得材料的吸能特性,并与试验结果进行比较. 最后,以仿真手段模拟材料的受载过程,结合优化设计方法,获得材料的最佳吸能参数分别为板厚0.50 mm,上板边长3.0 mm,此时正交梯形蜂窝铝材料质量比吸能可达28.8 kJ/kg,优于传统形式吸能盒结构,这表明正交梯形蜂窝铝代替传统吸能材料的可行性.
2024, 51(5):12-21.
摘要:为研究超高性能海水海砂混凝土(Ultra-High Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC)轴压应力-应变关系,探究钢纤维体积掺量对UHPSSC轴压力学性能和轴压应力-应变全曲线的影响,使用Instron 1346万能材料试验机测得UHPSSC应力-应变全曲线,借助Pycharm曲线拟合程序与已有混凝土应力-应变全曲线模型进行拟合与修正.结果表明:钢纤维掺量越高,轴压作用下UHPSSC的破坏程度越小,抗压强度和峰值应变也随之增加;已有模型拟合的UHPSSC应力-应变全曲线上升段与试验曲线比较相近,下降段后期差距较大;通过修正下降段形状参数,得到了更适用于描述UHPSSC应力-应变全曲线的修正模型,并验证该修正模型的适用范围.
2024, 51(3):111-120.
摘要:为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto(GMP)模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明:钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.
2024, 51(11):126-137.
摘要:针对连续箱梁桥因自重过大导致开裂严重的工程难题,提出了一种PC梁(Prestressed Concrete,PC)与钢-UHPC(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)组合梁结合的新型混合式连续梁桥. 为探明新型桥梁中UHPC层的受力特性及其对钢-混结合段传力机理的影响,以滨州黄河大桥为工程背景,首先建立了Midas整体计算模型,获得了结构在承载能力极限状态下的内力,然后采用ANSYS分别建立了无UHPC层和有UHPC层两种构造的钢-混结合段有限元局部模型,对比了两个构造结合段的受力特点及传力机理,分析了UHPC层的受力特性. 计算结果表明:1)除了部分应力集中区域外,新型结构各部分应力均低于强度设计值,满足设计要求;2)最不利弯矩作用下,新型结构的钢箱梁顶板最大拉应力得到显著降低,可显著延长钢结构的疲劳寿命;3)新型结构的混凝土梁顶板在交界面处的应力下降了约5%~29%,可改善混凝土开裂现象;4)UHPC层的最大拉应力和压应力均低于其设计强度,满足规范要求,且UHPC层能分担4%~10.9%的结合段截面弯矩.
2023, 50(12):112-121.
摘要:本文探究了硅烷偶联剂KH560的浓度对陶瓷结合剂粉体分散性和放置稳定性的影响,并探究了改性机理.进而以不同分散性的结合剂粉体制备了cBN磨具,探究了结合剂粉体改性方式和放置时间对磨具微观机理、力学性能和磨削性能的影响.结果表明:以质量分数为3.0%的KH560作为添加量时,改性后的陶瓷结合剂微粉的分散性和放置稳定性最好.采用质量分数为3.0%KH560改性的陶瓷结合剂微粉放置360 h后,其所制备的cBN磨具样品微观结构均匀,抗弯强度与洛氏硬度均达到最大值,分别为189.3 MPa和100.15 HRB,相较于未改性的cBN磨具其相应数值分别增加了14.54%和5.82 %;用该结合剂制备的cBN磨具珩磨轴承钢内孔时,被加工工件的表面粗糙度Ra为0.054 μm,相较于未改性的cBN磨具所加工的工件其数值下降了48.6%.
2023, 50(6):137-143.
摘要:采用球磨-冷等静压-热等静压-热挤压工艺制备组织均匀、颗粒分散良好的15%质量比 SiCp/6013Al复合材料,并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温力学性能测试等研究不同人工时效温度下SiCp/6013Al复合材料的析出行为和力学性能. 结果表明,复合材料析出行为受热扩散控制,温度升高导致沉淀相析出加速;复合材料中的主要强化相为Mg2Si,而且SiC颗粒能显著增强强度,但也导致复合材料的塑性快速下降;相比基体6013铝合金,15%质量比SiCp/6013Al复合材料能在更低温度、更短时间内达到峰时效,经过人工时效处理后的最高硬度为180 HV0.2,抗拉强度为522 MPa.
2023, 50(5):156-164.
摘要:为研究长期温湿度交替变化对胶合木物理力学性能的影响,采用改进ASTM D1037老化方法,开展了落叶松层胶板试件0、3、6次干湿交替的多组老化试验,分析了干湿交替次数对胶合木宏观表征、微观形态、材料密度、顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度等指标的影响. 结果表明,试件各项强度指标在干湿交替后均有明显下降;随干湿交替次数增加,试件各项强度指标降幅增加;6次干湿交替后,顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯和胶层剪切强度的降幅依次递增,各指标较0次干湿交替试件分别下降26.75%、29.64%、33.57%和40%;与初始裂缝相比,干湿交替对抗弯强度值影响更为显著;干湿交替次数与不同强度的关系均可采用幂函数拟合;基于交替次数与时间对应关系,分别建立了落叶松胶合木顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度的时变模型.
2023, 50(3):185-194.
摘要:从优化水泥基体角度出发,搭配使用不同掺量的再生细骨料,旨在全面提升再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性. 首先,采用单纯形重心设计法对水泥(C)、粉煤灰(FA)和硅灰(SF)组成的三元胶凝体系进行优化设计,获得高性能水泥基体. 然后,分析了高性能水泥基体和再生骨料质量分数(0%、30%和50%)对透水混凝土力学性能和耐久性的影响. 试验发现,使用高性能胶凝材料,可以显著提升再生骨料透水混凝土的抗压强度和冻融耐久性,且可满足渗透性要求. 当再生骨料质量分数为0%、30%和50%时,28 d抗压强度分别提升72.4%、100%和44.2%;50次冻融循环质量损失分别为1.5%、2.2%和2.5%. 此外,研究发现再生骨料透水混凝土的破坏模式与胶凝材料性能和再生骨料质量分数相关,可为再生骨料透水混凝土设计和应用提供参考.
2023, 50(3):227-234.
摘要:为探究水泥土力学性能指标的演化规律,并建立各个力学性能指标对应的演化方程,首先对现有文献中黏性土水泥土的抗剪强度指标(即黏聚力c、内摩擦角φ)、模量(包括弹性模量E、割线模量E50和变形模量E0)等力学性能指标的试验数据进行挖掘,获得了水泥掺入比在10%~25%之间、龄期在3~90?d范围内各力学性能指标的原始样本数据;然后,基于Bayesian Bootstrap方法,对不同龄期下上述力学性能指标的均值及置信水平为95%的置信区间进行估计;最后,基于本文提出的改进区间回归方法,通过区间回归分析得到了上述力学性能指标的均值和置信水平为95%的置信区间上、下限的双曲线函数型演化方程,并分别给出了各演化方程中模型参数的取值范围建议值. 研究成果可为水泥土相关工程设计计算中参数取值提供可靠的依据.