1. 万能力学试验机如何导出压缩强度曲线图 小木虫
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2. 剪切试验曲线图怎么画
剪切试验曲线图是指材料在受到剪切力作用下,应变与剪切应力之间的关系图。通常可按以下步骤绘制:1.将试验数据放入计算机或手动计算出剪切应力与应变的比值(也称剪切模量),并记录在表烂唯芦格中。2.建立坐标系,将剪切应力作为纵坐标,将应变作为横坐标。坐标轴标尺要选择适当的比例,使得曲线能够充分显示出来。3.将试验数据点依山弊次绘制在坐标系上,可以用点或者线连接起来,形成曲线。4.标注坐标轴和曲线的名称,单位和比例尺等信息。5.使用图饥带形软件或手绘工具美化曲线图,使其更美观、易读。需要注意的是,绘制剪切试验曲线图需要一定的专业知识和经验,如果您不熟悉图表绘制,请咨询相应的专业人士进行指导。
3. 动强度试验结果及分析
(1)动强度曲线明悄春
图7.26为根据动三轴强度试验得到的动强度曲线。图7.26a,b分别为干运缓密度1.6g/cm3和1.7g/cm3试样在100kPa、200kPa和300kPa固结压力下得到的动强度曲线,即动应力幅值破坏振次关系曲线。从图7.26中可以看出,动应力越大,达到破坏所需要的振动次数就越小,符合一般规律。
图7.26 动强度曲线
对于等向固结(Kc=1),不同围压下的动强度曲线可以用初始有效固结压力(σ′c)进行归一。归一后的动强度曲线如图7.27所示。从图7.27c可以看出,干密度越大,相同破坏振次的动应力越大。也就是说,风积砂越密实,在相同动应力下,达到破坏所需要的振动次数就越多。同时,我们从图7.26和图7.27还可以看出,动强度曲线随着破坏振次的增大逐渐趋缓,因此,通过动强度曲线应该可以得到一个类似材料“疲劳强度”的动应力值。这个值对应动强度曲线的水平渐近线值,其物理意义为破坏振次趋向无穷大时所对应的循环动应力,这里称之为无限循环动应力。也就是说,若施加的循环动荷载小于无限循环动应力,则不会产生破坏。这个值在工程实践中也是有意义的,因为像天然气压缩机等动力机械产生的动荷载往往就是小幅长期动荷载,类似无限循环情况。为此,我们采用指数衰减函数对图7.23和图7.24所示的动强度曲线进行了回归分析,以获得动强度曲线的水平渐近线值,即无限循环动强度。回归分析结果见表7.8和图7.28所示。从表7.8回归模型可以看出,拟合参数y0即为各强度拟合曲线的水平渐近线值。因此,表7.8中各围压的y0即为实际的无限循环动应力值,而根据图7.26归一曲线拟合得到“归一”y0值为无限循环应力比值。
图7.27 不同围压归一化动强度曲线
表7.8 无限循环强度回归模型及参数
图7.28 无限循环动强度与固结压力关系曲线
从图7.28和表7.8中可以看出,无限循环强度随着固结压力的增大而增大,且大致呈线性关系。从图7.28a,b可以看出,通过归一曲线拟合得到的不同固结压力下的循环动应力在两种密度下均表现为小固结应力时小于根据原始强度曲线得到的动应力值,大固结应力时则相反,中等固结应力时基本一致的特征。因此,可以认为,固结压力较小时,试验结果偏大,固结压力较大时,试验结果偏小。另外,从图7.28c可以看出,密度较大时,无限循环动强度也较大,这在表7.8中表现为密度较大时,“归一”参数y0值也较大。
综上,我们可以认为,循环次数趋于无限大的情况下,风积砂动强度与固结压力呈线性关系,且在1.6g/cm3和1.7g/cm3两种密度下,循环应力比值分别为0.421和0.794。
(2)振动孔隙水压力增长曲线
图7.29为前述式(1.26)所示的Seed et al.[72]根据饱和风积砂均等固结不排水激耐条件下的动三轴试验资料提出的计算平均振动孔隙水压力的模型,徐志英等[82]的式(1.30)是其等价的简化表达。从图7.29可以看出,实质上,随着参数θ的变化,曲线形状可归纳为两种模式。一种是当θ较小时的下凹形单调递增模式,另一种是当θ较大时的具有反弯点的“上凸形+下凹形”单调递增模式。两者大致以Seed和Martin建议的取值0.7为界。
图7.29 Seed和Martin孔隙水压力增长模型
图7.30为不同密度不同围压强度试验获得的风积砂的振动孔隙水压力的增长曲线。从图7.30可以看出,除了个别曲线外,基本满足Seed和Martin模型的特征,只是不同工况下θ取值不同,且前述两种模式皆有。另外,从图7.30分析,大部分情况下考虑循环次数比和振动孔压比满足y=x线性关系应该也是可以接受的。
(3)等效动抗剪强度参数
摩尔库仑破坏判据是岩土材料应用最为广泛的强度准则之一,其强度参数包括黏聚力C和内摩擦角φ。为便于工程应用,这里据表7.8所示的无限循环动强度归一曲线求得不同固结压力下不同破坏振次所对应的破坏动应力,然后在τσ平面绘出莫尔圆,依据莫尔圆得到直线型包络线,从而得到等效动抗剪强度参数Cd和φd。图7.31和图7.32为1.6g/cm3和1.7g/cm3密度风积砂在破坏振次分别为5、10、20和40时的应力莫尔圆,并得到了相应的动强度参数,见表7.9 。
图7.30 试验振动孔隙水压力增长曲线
图7.32 不同破坏振次对应的应力莫尔圆及强度参数(1.7g/cm3)
从图7.31可以看出,所有的强度包络线都通过原点,因而动黏聚力Cd为零,符合一般的认识。从动内摩擦角φd来看,随着破坏振次的增大,动内摩擦角逐渐变小,也符合一般认识。比较不同密度、相同破坏振次N的应力莫尔圆,可发现密度较大,则φd也较大,符合一般认识。
表7.9 不同破坏振次的抗剪强度参数
图7.33 动强度参数与破坏振次关系曲线
由于动强度与破坏振次相关,而鼓风机等动力机械荷载又类似无限循环情况,因此,与前面相同,我们期望通过上面得到的不同振次下的动强度参数来得到无限循环情况下的动强度参数。根据摩尔库仑强度准则,由于Cd为零,我们选择内摩擦角正切值tanφd作为回归变量,采用衰减型指数函数作为回归模型,得到的拟合曲线如图7.33所示,回归参数见表7.10。从图7.33中可以看出,拟合曲线与数据点吻合较好,内摩擦角正切值tanφd随振次增大逐渐减小,曲线斜率也逐渐趋缓。根据回归方程,拟合参数y0值即为破坏振次为无穷大时对应的动内摩擦角的正切值,表中φ!d值为根据y0值换算得到的内摩擦角值,1.6g/cm3和1.7g/cm3密度下分别为19.2°和29.9°。由摩尔库仑强度准则,由上述φ∞d值我们可以推得用主应力表示的破坏判据,如式(7.1)和式(7.2)所示:
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则有
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而根据表7.9的循环应力比归一曲线有:
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从上述可以看出,直接由循环应力比归一曲线得到的破坏动应力幅值均要稍小于由强度参数得到的幅值,两者插值约为15%。这与回归模型及回归样本强度参数的最大破坏振次仅取到40有关。
表7.10 无限循环等效强度参数回归模型及参数