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动力荷载作用下混凝土破裂特征的CT试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
汶川地震后,强震作用下的大坝混凝土动态力学性能研究广受关注.本文利用CT技术对动力荷载作用下混凝土细观破裂过程进行实时扫描观测,获得了混凝土试件在动力荷载作用下裂纹的开裂、扩展、贯通的全过程CT图像,并给出了动力压缩、动力拉伸CT试验的初步成果.结果表明:动力压缩荷载条件下混凝土破坏时裂纹起裂点多,裂纹演化速度快,能够... 相似文献
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X射线CT研究混凝土的试验设备问题 总被引：1，自引：0，他引：1
X射线CT研究混凝土的目的是通过CT扫描获得的CT图像,分析混凝土在不同荷载作用下细观裂纹的演化过程,解释混凝土宏观强度和变形特性.试验设备存在的问题是加载设备和CT机的功能难以同时充分发挥.采用现有的医用CT机和专用加载设备,可以初步实现对一、二级配混凝土动力加载过程中混凝土内部细观裂纹的实时观测.进一步的要求是需要研制专门的CT机,提高扫描速度;研制与其配套的加载设备,实现对二级配混凝土试件的动力压缩破坏的混凝土CT试验. 相似文献
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从细观结构出发,把混凝土看作由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,建立随机骨料模型,应用损伤塑性本构,对试件进行了冲击荷载作用下的数值模拟,通过施加不同的加载方式,研究材料的损伤破坏过程,最终以位移加载得出荷载-位移曲线的峰值强度作为细观混凝土试样的破坏强度.通过对混凝土进行冲击荷载作用下的实时CT扫描,得出试件的荷载位移曲线及各个应力阶段的CT图像,发现数值模拟所得混凝土强度及破坏过程与CT观测到的结果有较好的相似性.结果表明,利用该方法研究混凝土在冲击荷载作用下的损伤破坏过程是合适的,以荷载-位移曲线的峰值点作为混凝土破坏强度点是合理的. 相似文献
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采用X射线CT技术无损探测岩石内部结构和裂纹演化过程 ,起源于 2 0世纪 80年代后期 ,由最初对CT图像的认识逐步深化为对岩石裂纹演化规律的分析和应用研究。基于室内岩石试件扫描断面的CT图像 ,目前在岩石变形破坏过程的实时监测、加荷条件多样化、裂纹演化规律性、裂纹宽度的定量测量、岩石裂纹三维图像重建、损伤演化与损伤变量分析、CT成果应用研究等方面取得了一系列进展。岩石CT面临的主要问题是如何获得各种试验条件下精确的CT图像及其成果的应用研究。岩石CT的生命力在于自身理论、技术发展和在相关领域的应用程度 相似文献
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选用四种不同土质试样设计相关试验,利用直接法和间接法结合不同扫描条件下的CT数变化曲线,研究扫描电压、对准模式、滤波函数、试样尺寸等CT扫描参数对岩土试样CT图像的具体影响,研究结果表明:扫描电压和滤波函数对岩土CT图像和CT数影响较大;对准模式和重建矩阵对试验结果影响非常小;滤波函数对岩土CT图像的增强或抑制作用取决于所选择的滤波函数的属性,而与试样的土质无关;最后给出了CT扫描参数选择的原则,借助于合理的CT扫描参数,从而提高CT岩土图像的质量,获得相对准确的岩土CT值。 相似文献
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原位加载CT扫描可以研究混凝土在不同实验条件下的损伤演化过程,对于混凝土材料研究具有重要意义。在混凝土原位加载的过程中,原位加载设备的遮挡和采样时间的限制导致了有限角度和稀疏角度CT重建问题,传统算法在数据不完备的情况下会导致严重的图像伪影。本文提出WDCT网络增强ART-TV重建图像方法,构建混凝土模拟数据集验证该方法并与经典U-Net增强FBP重建图像方法进行比较。研究结果表明本文的方法在有效降低图像伪影的同时,能够对混凝土内部的石料和裂缝比较准确地成像,图像的客观指标得到大幅提升。 相似文献
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本文利用红外热成像手段,对微小煤样内的甲烷吸附区进行了观察,并评估其吸附特征与在煤中的分布规律.研究表明煤中存在不同尺度与甲烷吸附能力的甲烷富集区,吸附/解吸甲烷时,甲烷富集区比邻近区域具有更明显的升温/降温现象.通过图像处理的方法对不同吸附压力条件下的红外热像图中的甲烷富集区进行提取,采用盒维数进行统计发现甲烷富集区符合分形规律.试验表明随着吸附压力升高,甲烷富集区的分形维数增大,分布初值减小.对两个不同煤田的煤层气富集区进行统计表明：从微米级到千米级尺度范围内,甲烷富集区分布具有分形特征,且分形维数均在1.5~2.00之间. 相似文献
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为了研究浅层膨胀土的细观结构在湿干循环过程中的演化规律,研制了可以进行CT扫描的CT-固结仪。在不同压力作用下对南阳膨胀土的原状样及其重塑土样进行多组多次湿干循环试验,并对每次烘干和增湿稳定后的试样进行CT扫描,跟踪观察湿干循环过程中试样的细观结构变化。结果表明:在湿干循环中,土样的膨胀量和收缩量都比较大,经历三次湿干循环之后,相同饱和度下土样体积基本不再变化;增湿和干燥都能使原状膨胀土及其重塑土的结构损伤,第一次烘干之后,土样即产生明显裂隙;随着湿干循环次数的增加,土样裂隙继续开展,土样结构损伤发生累积;上部荷载对裂隙开展有一定抑制作用,并影响裂隙的发育和裂隙网络的形状;原状膨胀土的裂隙围绕第一次形成的主裂隙发育,而重塑膨胀土的裂隙呈龟背状或辐射状;原状膨胀土及其重塑土在湿态(饱和度Sr=85%)时的CT数ME值均较干态(饱和度Sr=25%)时的ME值大;湿态和干态的ME值均随湿干循环次数呈近似线性变化,前者的坡度比较平缓,后者则较陡;基于CT数据定义了膨胀土的细观结构参数,提出定量描述湿干循环过程中膨胀土细观结构参数与试样饱和度、湿干循环次数及所受荷载的数学表达式,预测结果与试验资料比较接近。 相似文献
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为研究附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点地震损伤演化规律,进行6个该类型构件的动力荷载试验,并分别采用位移型、能量型及位移-能量混合型损伤模型对其进行全过程评价,采用Park-Ang模型分析试件黏滞阻尼器型号、试件类型等因素对混凝土传统风格建筑梁柱节点损伤行为的影响。研究结果表明：附设黏滞阻尼器可显著提升传统风格建筑节点的承载能力、延性性能及耗能能力,结构的抗震性能得到较大幅度的提升;Park-Ang损伤模型与Banon损伤模型适用于传统风格建筑节点损伤演化规律的描述,建议对该类型节点的损伤规律表征选用该损伤模型。黏滞阻尼器型号可在一定程度上影响传统风格建筑的损伤演化发展;设计阻尼力大的试件虽然延性有所提高,但受荷过程中累积损伤也较大。 相似文献
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动载作用下混凝土随应力变化的系列CT图像完整地记录了混凝土内部破损过程,在CT图像中能直接观察到细观裂纹时混凝土往往已发生宏观破坏,挖掘混凝土材料损伤的细观信息是混凝土细观力学分析的核心。本文基于混凝土单轴动态压缩CT试验,获得不同应力阶段的横断面CT图像,分别应用图像分割技术和灰度共生矩阵法提取孔隙率和4个特征值,研究孔隙率和4个特征值随应力的变化规律。结果表明孔隙率随应力的增加显示出单调增加的总趋势,个别部位在应力水平较小时孔隙率随应力增加变化不大,反映出混凝土的压密效应。受压密效应影响,对比度在低应力水平时随应力增加有升有降,能量对应力变化不够敏感,相关性和同质性随应力的增加单调增加,对应力变化较为敏感,能反映混凝土整体损伤过程。对混凝土CT图像进行分区后再研究孔隙率、同质性和相关性随应力的变化,可以更好地反映动载作用下混凝土的细观损伤过程。 相似文献
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非均质储层的孔隙结构与物性、渗流、电性等特征密切相关,是影响储层品质及流体性质的重要因素.利用常规测井曲线实现全井段孔隙结构定量评价对于储层非均质性评价具有重要意义.首先根据岩心压汞资料对孔隙结构进行分类,依据分形理论求取不同测井曲线的分形维数,通过对比选取反应孔隙大小的孔隙度测井曲线盒维数和反应孔隙连通程度的电阻率曲线R/S维数来对孔隙结构进行分类评价,绘制孔隙度曲线加权盒维数和电阻率曲线加权R/S维数交会图,确定每类孔隙结构分类标准,最后利用分形维数范围对全井段孔隙结构进行分类.研究表明,不同测井曲线反应的岩石物理信息不同,其分形维不一定相同.地层非均质性越强,不同测量原理的曲线计算的分形维差别越大;通过提取反应不同测井曲线变化复杂程度的维度信息,建立交会图识别孔隙结构类型,充分考虑了孔隙大小和连通程度,避免了单一分形维无法完全反映曲线的变化程度,避开了流体等信息对测井曲线的影响,提取的参数仅反应岩石非均质性强度,有利于解决油气勘探中非均质性地层孔隙结构精细定量评价问题. 相似文献
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《地震研究》2021,44(1)
黄土的细观结构对其非线性动力参数具有重要影响。选取不同地区的典型原状黄土进行室内动三轴试验和扫描电镜(SEM)试验,利用PCAS孔隙图像识别与分析系统统计分析SEM图像,获取了黄土的孔隙细观结构参数,分析了孔隙细观结构参数与初始动弹性模量和阻尼比的关系。结果表明:初始动弹性模量随着土体平均孔隙直径、表观孔隙率、分形维数和概率熵的增大而减小,其中平均孔隙直径和分形维数对初始动弹性模量的影响较为显著,表明土体内孔隙的大小及其排列对土体的动弹性模量具有明显的影响;而阻尼比均随着土体平均孔隙直径、表观孔隙率、分形维数和概率熵的增大呈非线性增大,其与表观孔隙率和分形维数具有明显的相关性,表明孔隙数量及其排列形态对土的阻尼比影响较为明显。 相似文献
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应用µCT225kvFCB型高精度(µm级)CT试验分析系统,对直径1 mm的瘦煤从18 ℃到600 ℃高温下的热破裂过程进行了显微CT观测和分析.发现了瘦煤的热破裂规律:300 ℃煤样中大量小的孔隙贯通成大的孔隙团,因此瘦煤的热破裂阈值在300 ℃附近,从常温到300 ℃煤样的孔隙率增加了0.5倍左右.研究了煤样在100~600 ℃范围内热破裂孔隙分布的分形规律,研究发现:从100 ℃到600 ℃,煤样的分形维数D随温度升高呈现先减小、后增加的趋势.孔隙的演化规律:由初始较规则的小孔隙变形,过渡到大量较规则、小孔隙贯通成不规则的大的孔隙团,之后孔隙团缩合减小趋于规则.分布初值的对数随温度升高呈现先降低后增加的趋势;从18 ℃到600 ℃孔隙数量的演化规律为先减小后增加. 相似文献
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为了研究复杂应力条件下的深基坑岩石细观破坏问题,本构方程采用由应变空间导出的弹塑性损伤细观力学模型,借助有限元计算方法,实现了岩石三维破裂过程的数值模拟。采用细观破坏单元网格消去法,实现了有限元模拟裂纹扩展过程;利用位移加载来实现岩石逐渐破裂过程;数值模拟灰岩单轴拉伸及压缩破坏试验、双轴拉伸破坏试验和三轴受压破坏试验,得到其非线性应力—应变曲线和不同载荷阶段弹塑性损伤破裂演化系列图像;分析细观非均匀性对岩石宏观破裂力学行为的影响。研究表明,在复杂应力条件下,随着围压增大,峰值抗压强度明显提高,塑性变形明显增大。本文研究对深基坑施工过程中预防工程事故的发生具有借鉴意义。 相似文献
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含能材料损伤裂纹的工业CT图像分析 总被引：3，自引：0，他引：3
高聚物粘结炸药(PBX)可看作由炸药晶体及各种添加剂构成的多组份复合材料,为研究温度冲击时裂纹在炸药内部结构中扩展的过程,采用微焦点X射线CT扫描技术获得不同温度冲击条件下,炸药破裂过程中的一系列CT图像.本文根据CT差值图像,由是否出现线状影像判断裂纹的存在,通过变换CT差值图像中像素值的阈值范围分析裂纹的分布特点.基于CT物理原理对裂纹区域进行选取和定量化描述,研究了含能材料CT图像中裂纹形态判定和扩展方式的问题,从理论上探讨了含能材料损伤破坏的细观机理,为今后进一步利用CT进行材料疲劳寿命等相关分析提供一种新的方法. 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(3)
地震损伤模型能够定量表征墙体破坏的全过程,也是研究墙体刚度退化及延性衰变的科学依据。基于既有地震损伤模型,依据短肢剪力墙1∶2比例模型低周反复试验结果,深入分析墙体加载至破坏各阶段的破坏现象及受力性能,给出短肢剪力墙基于延性及刚度、双参数地震损伤曲线,分析了损伤指数的增长规律。依据短肢剪力墙试验破坏的规律,引入基于刚度与能量的双参数地震损伤模型,并给出模型参数。结果表明,该模型能够定量描述短肢剪力墙损伤破坏的全过程,明确低周反复荷载作用下短肢剪力墙构件各阶段累积损伤的发展规律,揭示其地震损伤本质,为进一步明确其抗震性能及其损伤评估奠定基础。 相似文献
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为研究型钢混凝土柱在反复荷载下的受扭损伤,完成了11根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱复合受扭试验。通过试验观察了构件的受力过程和破坏特征,研究两种不同型钢混凝土柱的裂缝开展与分布规律。基于能量守恒定律,考察了柱截面配钢形式、扭弯比、轴压比、混凝土强度等级、配箍率以及配钢率对累积损伤的影响。研究结果表明:型钢混凝土柱的损伤演变分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;配钢形式、扭弯比和配箍率是影响型钢混凝土柱损伤程度的重要因素;配型钢,降低扭弯比和提高配箍率对于损伤指标分别最大降低了22.1%、14.3%和14.0%;损伤指标受轴压比、配钢率和混凝土强度等级影响程度较小。 相似文献