摘要:Lamb波具有传播范围远、对小损伤敏感等优点，适用于飞机机翼、壁板等大面积结构的损伤检测，然而Lamb波的频散和多模态特性使得单模态难以识别和解析信号。本文提出一种适用于板壳结构损伤检测的单模态提取方法，设计并使用一种同心压电传感器，根据所激励各模态的幅值比来分解信号并补偿时间差，从而提取出单一模态的信号。通过仿真分析和铝板实验验证，结果显示本方法能够有效提取单一A₀模态信号，并在实验中成功识别了隐藏的裂纹损伤反射回波信号，使信号相对于传统方法变得更易解释和分析。

摘要:钨是目前聚变堆偏滤器及第一壁结构中首选的面向等离子体材料，其服役条件下的力学性能在聚变工程中具有重要参考价值和研究意义。本文采用数字图像相关测量设备在真空高热流综合实验平台上，开发了基于碳化钽的散斑材料及制备工艺，设计和实现了基于外加光源和自身辐射光源的测量光路方案，测量了钨材料试件在25℃至2000℃温度范围的热膨胀变形，所得结果与文献提供的钨材料热膨胀应变结果吻合，误差小于1%，验证了测量技术方案的准确性和可行性，为进一步发展聚变工程材料在高热流冲击工况下的观测技术打下了基础。

摘要:分离盘作为常用的流动控制装置之一，对于固定圆柱旋涡脱落具有很好的抑制作用。但是，对于结构振动，固结刚性分离盘是否有类似的抑制作用及控制机制尚待深入研究。本文通过风洞实验，利用非接触式激光位移传感器，研究圆柱固结短分离盘后在“从静止开始”和“连续增加风速”这两种不同的初始条件下的结构响应。结果表明，附加分离盘后，与典型的涡激振动(Vortex-induced vibration, VIV)类似，结构的响应虽然仍然限定在一段风速范围内，但是其幅值比单圆柱VIV幅值大得多。当分离盘长度为0.25D(D为圆柱直径)时，结构响应与圆柱VIV类似，分为两个分支。当分离盘长度为0.4D、0.5D时，结构响应存在明显的迟滞现象，同时，响应会在达到最大振动幅值后突然消失。连续增加风速时，振动随约化速度增加而增强。与典型的涡激振动类似，可以发现明显的频率锁定现象，与典型驰振特性不同。通过FFT分析尾流速度频谱，可以发现，附加分离盘后，频谱中出现大量的高阶谐频成分，它们的出现可能与旋涡脱落模式有关。

摘要:针对鼓泡方法对具有不同本构关系的薄膜材料力学参数识别方法难以统一的问题，提出了一种基于代理模型的薄膜材料力学参数识别方法。首先，运用多项式代理模型将薄膜材料力学参数与薄膜试件在不同测点的挠度仿真值之间的关系显式化，然后采用改进的鼓泡实验装置测量并获得薄膜试件上各测点的扰度实验值，再以相应的测点多项式代理模型值与实验值之间的相对误差的平方和作为目标函数，采用状态转移算法对材料参数进行反解，获得能表征薄膜的真实材料参数。采用这一方法，对304不锈钢薄膜和橡胶材料进行识别实验，证实了这一方法的有效性和可靠性。因此可以利用本文的方法研究鼓泡实验装置的仪器化，从而为进一步实现薄膜材料力学参数识别方法的统一提供新的思路。

摘要:对B₄C质量分数分别为15wt.%和30wt.%的B₄C/Al复合材料进行了准静态拉伸实验研究，采用基于同步辐射X射线的同时相衬成像和衍射测量技术对B₄C/Al的变形损伤过程进行了原位实时表征，再结合X射线数字图像相关技术(XDIC)，首次获得了B₄C/Al复合材料拉伸过程中的多尺度力学响应：宏观应力-应变曲线、细观变形场和微观晶格衍射谱。应力-应变曲线表明30wt.% B₄C/Al较15wt.% B₄C/Al具有更高的屈服强度和更强的应变硬化效应，但延展性较差；细观应变场揭示出30wt.% B₄C/Al的应变集中区密度更高、更容易扩展联合形成宏观裂纹，导致材料脆断；衍射谱则显示两种复合材料基体的衍射峰峰移和展宽都很小，说明弹塑性变形可能主要集中在颗粒-基体界面。颗粒间距对颗粒增强金属基复合材料应变集中区的密度和其延展性有显著影响，调整颗粒间距有助于平衡其强度和延展性。本文也讨论了XDIC的系统误差，表明位移误差和应变误差控制可分别控制在0.01pixel和0.1%以下。

摘要:本文在MTS810试验机上进行了不同加载角度的有机玻璃三维Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展试验，通过显微镜记录试样的裂纹扩展过程，同时采用扩展有限元计算出有机玻璃三维Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端应力强度因子。结果表明，不同加载角度下的裂纹扩展方向基本与外载荷方向垂直，裂纹扩展路径近似为一条直线，且裂纹扩展角度值随加载角度的增大而增加，试验结果符合最大周向应力准则；在厚度方向上，Ⅰ型应力强度因子呈拱形分布，试样厚度中心Ⅰ型应力强度因子最大，由中心向两端逐渐降低，自由表面处最小，同时发现试验过程中裂纹也是从中心开始起裂，两者相符。Ⅱ型应力强度因子数值分布与Ⅰ型类似，趋近于自由表面时会发生微小突变，但其值总小于Ⅰ型应力强度因子，整个扩展过程中，Ⅰ型应力强度因子占主导。

摘要:通过原位电子背散射衍射(EBSD， Electron backscatter diffraction)和数字图像相关(DIC， Digital image correlation)技术，对孪晶诱导塑性(TWIP， Twinning induced plasticity)钢拉伸过程中的非均匀形变进行研究。结果发现，拉伸应变不均匀，应变集中于高角度晶界与大晶粒内部。滑移带的开启并不完全遵从斯密特(Schmid)定律，且滑移带与晶界作用明显。非均匀变形导致晶粒的取向梯度增大。研究表明，TWIP钢在拉伸过程中，出现明显非均匀形变现象，非均匀程度随着变形的增大而降低，且降低速率逐渐减小，应变超过12%后非均匀程度趋于稳定，但其值相对较大导致TWIP钢在应变较大时(15%)，非均匀变形现象依然明显。滑移带容易在高角度晶界处产生集中，在低角度的晶界处穿过晶界。晶粒内各区域不同的变形量造成晶格朝不同方向旋转，或者朝同一方向旋转不同的角度而形成较大的取向差，且随着应变的增加而增加。非均匀变形主要是由斯密特因子(Schmid factor, SF)的大小、晶粒内滑移带可滑移的长度、滑移带间的相互作用和晶界对滑移带阻碍强度等因素共同影响。

摘要:型钢-混凝土结构连接界面的损伤监测具有重要实际意义。本文提出一种基于压电智能材料的型钢-混凝土结构界面损伤主动传感监测方法。在型钢上翼缘下表面连接件附近粘贴6套锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate， PZT)压电陶瓷片作为发射应力波的驱动器，并在翼缘板内对应位置处布设7个智能骨料传感器以采集经由损伤界面传来的响应信号。通过依次松动型钢-混凝土结构试件中对称布置的四颗螺栓，模拟连接界面的损伤状况，再对上述损伤状况下响应信号进行时域、频域以及小波包能量的对比分析。由试验结果分析可知，时域信号幅值、频域信号幅值以及小波包能量幅值都随着损伤状况的加剧出现了明显的降低，这主要是由于螺栓松动导致型钢与混凝土实际接触面积的减小，阻挡了应力波的传播。试验结果表明基于压电陶瓷的主动传感监测方法能够有效地监测和评价型钢-混凝土结构界面的损伤状况。

摘要:级配碎石广泛应用于铁路和公路路基，本文以提高路基服役性能、完善路基结构优化设计为研究目的，通过循环载荷作用试验，分析了不同频率以及不同幅值下级配碎石变形、破碎规律，建立了频率、幅值与级配碎石累积变形、回弹模量等力学参数间的关系。结果表明，载荷频率是影响级配碎石变形特性的主要因素；低频作用下，级配碎石破碎度随着载荷频率的增加而降低，这主要与载荷作用时间有关，而随着载荷幅值的增加，级配碎石破碎度呈增长的趋势。此外，不论在载荷频率还是幅值影响下，级配碎石回弹模量与累积变形间总呈正相关关系，然而，当以载荷频率为试验影响因素时，级配碎石累积变形、回弹模量均随破碎度的增加而减小，与载荷幅值为影响因素下的变化规律恰恰相反，这主要与载荷作用形式以及颗粒破碎形式有关。

摘要:周期注水作为一种有效开采页岩气的应力改造技术，其对页岩裂缝起裂扩展影响机制尚不明确。基于页岩储层真实三维应力环境，研制了真三轴水力压裂试验系统，以黑龙江双鸭山矿区煤系页岩为研究对象，制作了煤系页岩相似材料模型，进行了先周期注水应力改造、后水力压裂的页岩裂缝扩展模拟试验。利用声发射技术监测了应力改造阶段和压裂阶段裂缝起裂扩展过程，根据声发射能量变化和频谱特征，分析了应力改造和水力压裂阶段的裂缝特征、起裂扩展规律，提出了基于声发射能量分析的水力压裂裂缝由起裂阶段进入扩展阶段的判别指标和判定方法。试验结果表明：应力改造阶段裂缝尺寸以微裂缝为主，随周期注水压力增加，张拉型裂缝占比减少，剪切型裂缝占比增加；压裂阶段裂缝尺寸以宏观裂缝为主，随周期注水压力增加，张拉型裂缝占比增加，剪切型裂缝占比减少，当周期注水压力为1.6MPa时为最优，易形成缝网。提出以平均声发射能量能率k作为裂缝起裂判据，发现当k降幅超过26.87%时，裂缝由起裂阶段进入扩展阶段。周期注水应力改造可以产生微裂缝，沟通水力裂缝降低压裂时裂缝起裂难度，从而提高页岩气开采率。所得结论可为水力压裂应力改造效果评价与裂缝控制提供参考。

摘要:利用声发射技术对不同应力状态下铝合金的微损伤演化规律进行试验研究。首先，对铝合金在正断和切断两种断面取向的试样进行单轴拉伸试验，并同时采集微损伤声发射信号；其次，基于所采集的微损伤声发射信号构建了一个能够表征微损伤能量尺度特征和时间序列特征的随机损伤变量，进而通过对该随机变量的分析来研究铝合金在不同应力状态下的微损伤演化特征；最后，通过计算随机损伤变量在不同外载荷水平下的概率熵给出描述材料微损伤演化过程的一种表征。通过试验并辅以对断面的扫描电镜观测获得的结果是，同一种铝合金材料在两种不同应力状态下获得的微损伤概率熵曲线具有显著差异性，而在相同应力状态下分别针对铝合金材料1060和6063的微损伤概率熵曲线又具有一致性。上述研究结果可为探索铝合金在不同应力状态下的微损伤演化规律提供参考。

摘要:针对高速列车转向架舱的几何外形特点，提取5个设计变量，设计了6种方案，对1∶8比例3编组带路基、轨道及转向架舱的高速列车模型进行了0°及-19.8°侧偏角风洞试验研究，分析了转向架舱不同设计变量对应的高速列车气动阻力特性，得到了各设计参数的减阻效果。研究表明：转向架舱内顶面采用曲面过渡，前后壁面采用倾斜壁，裙板采用全包裙板，减小内壁纵向长度等措施，可以减小列车的气动阻力。通过不同设计变量对列车气动阻力的影响度分析，表明0°及-19.8°侧偏角2种情况下内顶面倒角及内壁纵向长度均对列车气动阻力有重要影响，上述研究结果对列车局部减阻及外形优化具有参考意义。

摘要:为研究方钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能，设置了长细比、再生骨料取代率、再生混凝土强度、型钢配钢率和方钢管宽厚比等参数，对13个试件进行单调静力加载试验，观察试件破坏过程及破坏形态，获取试件荷载-位移和荷载-应变曲线，分析设计参数对组合柱轴压受力性能的影响。结果表明：试件的破坏顺序均为型钢首先被压屈，随后再生混凝土被压碎，最后的破坏是因为钢管外表面发生鼓屈而丧失轴压承载力；提高长细比、钢管宽厚比和再生粗骨料取代率，组合柱轴压承载力的最大降幅分别为10.7%、24.8%和9.9%；相反，提高再生混凝土强度和型钢配钢率，组合柱的轴压承载力最大提高幅度分别为19.7%和14.3%；总体上看，试件均表现出较高的承载力和良好的变形能力。在此基础上，参考国内外相关规程，采用叠加原理，建立了方钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压承载力公式，并验证了计算公式的有效性。

摘要:疏导式热防护是一种新型非烧蚀热防护技术，对未来高超声速飞行器发展具有十分重要的意义。为了验证疏导式热防护原理的有效性、合理性和优越性，并考核疏导式热防护技术实现途径的可行性，在传统热防护试验模拟技术的基础上，开发了大功率长寿命电弧加热和对流辐射耦合加热等试验技术，并考核了高温热管球柱疏导模型的疏导效果。电弧风洞试验结果表明：在高温热管球柱疏导模型防热层装入快速导热元件后，可以有效降低驻点高热流区的表面温度，提升低温区的表面温度，从而降低整体温差基本实现非烧蚀。由此可知该试验方法能够满足典型部件疏导式热防护机理探索及性能考核研究的需要。

摘要:针对挤压油膜阻尼器在断油的工况下开展实验研究，考察阻尼器的气穴现象及其对阻尼器减振特性的影响，结果表明在供油压力较低的工况下，当轴径偏心率仅为0.13时时，阻尼器便从外界吸入空气到阻尼器油腔内，气液两相流的流型呈周期性变化，且多为非均相流；在气穴的影响下，阻尼器油腔内出现恒压区，油膜压力大幅减小；等效油膜阻尼系数呈周期性变化，阻尼效果减弱；阻尼器轴径偏心率越大，空气吸入量越大，阻尼器的油膜压力和等效阻尼系数越低。

摘要:为研究不同温压条件下超临界CO₂气爆过程中气爆管喷孔喷射的爆生气体对被爆物体产生的冲击应力变化规律,自主设计了超临界CO₂气爆实验系统及数据采集装置，实验得到了在不同初始温度和压力下对称双喷孔喷射的超临界CO₂气爆爆生气体冲击应力变化规律:喷孔喷出的爆生气体作用于被爆物体的冲击应力经历应力激增、应力剧减和应力减速衰减三个阶段。冲击应力时程变化曲线呈脉冲波形曲线特征,且冲击应力衰减阶段持续时间大于冲击应力激增持续时间。冲击应力随初始温度和初始压力的增大而增加，初始压力变化引起的气爆冲击应力变化比初始温度变化明显,增大超临界态CO₂的初始压力提高气爆冲击应力优于提高超临界态CO₂的初始温度。最后得到了冲击应力峰值P_max与初始温度T和初始压力P的关系P_max=ɑT+bP+C。

摘要:采用国际岩石力学协会推荐的人字型切槽巴西圆盘试样(CCNBD)和中心直裂纹三点弯曲试样(NSCB)，在RMT-150B试验机上进行了劈裂加载试验，结合声发射仪对比分析了不同尺寸试样的载荷-位移曲线、破坏形态和断裂韧度测试值的差异。结果表明：CCNBD试样的载荷-位移曲线可能出现二次倒拐现象，NSCB试样的载荷-位移曲线峰后直接跌落；两种试样破坏过程中的振铃计数和能量与时间的变化过程与载荷-时间曲线完全对应；NSCB试样测得的大理岩断裂韧度平均值比CCNBD试样测试值偏高4%左右，但试样尺寸较大时，偏高程度更为明显；两种试样都是劈裂加载破坏形式，CCNBD试样在端部可能出现偏离加载直径方向的破坏形式，本研究结果有助于进一步完善和推广ISRM测试岩石断裂韧度的建议方法。

摘要:针对尾矿干式堆存后期尾矿坝受到外来水及内部孔隙水侵害的问题，采用电动土工合成材料(EKG)对非饱和细粒尾矿砂进行室内脱水试验，研究EKG对非饱和尾矿砂含水率、沉降量和抗剪强度的影响以及电化学作用。研究表明:随着阴极电渗水不断排出，基质吸力增大，产生颗粒表面黏聚力，导致有效应力增加，从而土体强度增大；电流呈现出先短暂增加，随后按照负指数的规律衰减；电势在土体电阻增大的作用下发生降低，且在阳极附近电势降特征显著；末期电渗作用受界面电阻抑制，排水速率缓慢。EKG室内脱水试验后的尾矿砂含水率降低，抗剪强度提高，表现出较好的加固效果。

摘要:为了研究在不同围压卸载条件下，砂岩蠕变变形的变化规律以及蠕变参数劣化规律,采用TAW-2000试验机对砂岩进行室内分级卸围压蠕变试验研究，然后结合损伤力学理论将蠕变参数非定常化，建立非定常参数西原蠕变模型，最终将试验数据与模型曲线进行对比验证。试验结果表明：对砂岩进行不同初始轴向应力的卸围压试验，岩石的蠕变泊松比与蠕变变形一样，都具有衰减、稳定和加速三个阶段，蠕变泊松比是一个时间的函数，在加载过程中蠕变泊松比都超过常规状态下的值，甚至超过1；建立非定常模型与试验数据具有良好拟合度，它不仅准确地反映了衰减和稳定蠕变阶段蠕变特性，也克服了传统西原体难以描述加速蠕变的缺点。