摘要:弹头侵彻织物过程中的载荷传递是冲击能量耗散的重要途径，有必要从细观尺度上研究纱线上的应力传递行为。本文使用微拉曼光谱法测量了织物离面顶出测试中的纱线应力分布，建立了相应的纱线应力传递模型。针对周边固支的Kevlar 49芳纶纤维平纹织物受中心加载实验，拉曼测试显示出织物存在十字形的高应力分布，主纱是载荷传递的主要路径，辅纱是传递主纱载荷的次要路径，理论模型预测的纱线应力分布符合实验测量趋势。上述工作有利于进一步探讨柔性防弹织物的能量吸收机制。

摘要:提出一种通过量化几何转角实现应变测量的数字云纹新方法。该方法以高分辨透射电镜(TEM)获取的晶格图像为基础，通过傅立叶变换-反傅里叶变换，将TEM晶格图像生成三个不同倾角的栅线图。以已知应变状态位置获取的TEM栅线图为参考栅，以所需测量位置获得的栅线图为试件栅，分别对倾角接近的参考栅与试件栅进行逻辑运算，得到各倾角栅对应的数字云纹图像。基于几何云纹基本原理，建立参考栅与试件栅二者之间栅线倾角的变化(即栅线转角θ)、该栅线倾角所对应几何云纹条纹的倾角与栅线间距变化率(即栅线法向应变分量ε)之间的解析关系。计量栅线转角与几何云纹条纹的倾角便能够得到试件栅位置上三个不同方向的正应变，从而实现面内应变各分量的解耦测量。由于本方法获得的是高分辨TEM图像所在位置的应变平均信息，因此具有十纳米量级的空间分辨率。本文采用模拟实验对以上方法的正确性进行了验证，并将其应用于多层异质半导体结构横截面样品的应变分析，并给出了面内应变各分量的细节信息。

摘要:为研究聚丙烯在压剪复合加载下的变形行为和屈服规律，设计了一种压剪复合加载的试件(Shear-Compression Specimen，SCS)，分析其构型参数对变形行为的影响，并分别对倾斜角度为5°，15°，30°，45°，60°的SCS进行了准静态加载实验，对SCS压缩变形过程中测量区的压缩应力和剪切应力的演化规律进行了分析。结果发现：聚丙烯在压剪复合加载下屈服规律受静水压影响明显，偏离von-Mises屈服准则; 而Hu-Pae屈服准则可较好地描述聚丙烯在不同压剪复合加载条件下的屈服规律。此外, 对加载速率影响屈服的规律进行研究，发现聚丙烯在压剪复合加载下的屈服行为具有应变率敏感性。

摘要:基于不同雷诺数平板湍流边界层平均速度剖面，分别采用黏性底层拟合、对数律区拟合以及Spalding公式拟合算法计算了壁面摩擦速度，并对平均速度剖面进行无量纲化。通过比较无量纲化的平均速度剖面与理论规律曲线，验证了三种拟合计算方法的有效性。通过比较三种拟合算法所得的壁面摩擦速度与油膜干涉法直接测得的壁面摩擦速度之间的误差，并分析不同拟合算法误差形成的内在机制，验证了三种拟合算法计算结果的准确性与可靠性。结果表明Spalding拟合算法计算结果的准确性和可靠性都要优于其他两种拟合算法。

摘要:在自制重力式循环水槽中(最高试验Re数可达10^5)，测试分析了管道内均匀与非均匀聚氧化乙烯(PEO)溶液的湍流减阻规律。结果表明，均匀PEO溶液减阻率(DR)随Re数和浓度增加而提高(最大减阻率>70%)，但浓度大于临界浓度(100 p.p.m)后DR不再增加；而相同浓度均匀PEO溶液的减阻效果随时间逐渐减弱，且Re数越大，剪切破坏越严重，DR下降越明显。与均匀PEO溶液不同，非均匀PEO溶液(从管壁狭缝向内喷射PEO溶液所得)不受剪切破坏影响，减阻效果更稳定，且药品使用量小；同时通过增大喷射速率、Re数和喷射液浓度，可提高减阻率(最大减阻率>50%)。对比可见，喷射减阻方式仅需消耗少量药剂，就能实现显著、稳定减阻，有望用于水下航行体湍流减阻。

摘要:再生大骨料自密实混凝土梁的裂缝开展机理作为梁结构可靠性设计的理论基础，具有重要的工程意义。本文对不同再生大骨料取代率的再生大骨料自密实混凝土梁进行了数值仿真模拟，分析了再生大骨料自密实混凝土梁的裂缝开展情况和荷载-挠度曲线。结果表明，采用随机骨料模型对再生大骨料自密实混凝土梁进行裂缝开展模拟的方法可行；裂缝主要沿着再生大骨料和自密实混凝土交界面扩展，少部分经过再生大骨料；不同再生大骨料取代率的再生大骨料自密实混凝土梁的裂缝开展机理相同；相比自密实混凝土，再生大骨料自密实混凝土梁的承载力降低，脆性增强。

摘要:本文研制了一种柔性电容式触觉传感器，用来实现对法向力与切向力的测量。该传感器采用超弹性柔性电极，与传统金属电极相比具有更高的灵敏度与柔韧性。传感器采取了上下两层的四电容结构，从而对三个方向的力有不同的灵敏度，并通过对外力作用所引起的四个电容值变化进行组合运算实现对外力的检测。通过一系列实验测试了传感器的输出特性，实验结果表明传感器可以实现对法向力与切向力的测量。其中，x, y, z三个方向力的灵敏度分别可以达到2.356pf/N、 2.122pf/N和0.243pf/N。此外，通过对传感器的拉伸测试表明，所研制的柔性电极传感器可以承受大于25%的拉伸率而不被损坏，而普通金属电极传感器则最大只能承受3.13%的拉伸率。

摘要:冲击载荷作用下，绝热变形引起的温度变化是研究材料动态力学行为的关键参数，因此通过实验方法原位测量温度场数据具有重要意义。本文通过解决光敏元材料串音干扰、红外光学增强等关键技术难题，研制出8×1列的多点式高速(μs量级)高温区间(353~1073K)红外测温系统。然后，采用Rittle提出的剪压(SC，shear-compression)形状的试样，原位测量了TC4产生绝热剪切失稳时的多点温度。实验数据与Rittle报道的测温结果接近，由此验证了本系统的有效性。

摘要:采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验方法对粗骨料取代率为0%、30%、50%和100%的再生混凝土进行冲击试验，研究了应力-应变关系曲线、动态抗压强度、动态弹性模量以及破坏形态受应变率影响的变化规律。试验表明，应力-应变关系曲线开始段呈线性关系，随应变率的增大，线性段斜率增大，持续范围扩大，峰值应力变大；峰值应力具有率敏性，随应变率增大，峰值应力不断增加，取代率对峰值应力的影响差别不明显；动态弹性模量也具有率敏性，呈正相关关系，取代率不同，其率敏性程度有所差异；随着应变率增大，试件破坏程度随之加剧，从完整无裂缝到瞬间崩裂成碎块。

摘要:采用升级改造后的DSJ-2型直剪仪，在不同法向应力水平下，开展了不同含水量的粘性土与不同介质性质的地下结构物接触界面的单剪试验，探索揭示粘土含水量变化对接触界面的剪切力学行为影响规律。研究结果表明：随着粘土含水量的增大，基底刚度较大时，剪应力-剪切位移曲线应变硬化现象愈来愈明显，反之，愈来愈不明显。剪切法向应力处于较低水平时，粘土的含水量对刚度较大的混凝土基底界面剪应力峰值强度影响更明显，反之，刚度相对较小的木材基底更明显。不同性质基底同粘土单剪时，随其含水量的不断提高，接触界面的内摩擦角均是不断降低，但其降低幅度不尽相同，结构物的刚度对接触界面内摩擦角起控制作用。随着粘土含水量的增大，接触界面的粘聚力总体变化规律为先增大，增大到某一峰值点后降低，界面的粘聚力由土体与结构物共同控制，且同结构物的刚度大小和界面自身特性均密切相关。

摘要:基于气云燃爆实验平台，开展了不同长度弯曲管道内丙烷-空气预混气体燃爆实验测试与分析，探索管道长度对弯曲管道内可燃气体燃爆特性及爆炸冲击波对管道薄壁加载效应的影响。实验分别采用光电传感器、压力传感器和应变传感器对管道内爆炸参数和管道薄壁的应力应变规律进行了测试，结果表明，管道越长，弯曲段两侧壁面超压和管壁最大应变越大，压力时程曲线与管道薄壁应变时程曲线具有良好的一致性；弯管一定程度上激励了火焰加速传播，火焰传播速度在90°拐点处降至最低；管道长度对管道内火焰燃爆规律的影响是整体的，管道长度越长，管内压力和火焰速度越大，最大爆炸压力出现在管道末端，冲击波对管壁的加载属于动态加载。

摘要:飞行器飞行过程中气动加热造成的“热障”具有瞬态(短时)高温的特征，在这一瞬态高温环境下，由于温度和时间因素的共同参与，使飞行器结构材料的强度问题变得极其复杂，常规的稳态(长时)高温力学性能已不能体现材料“热障”环境下的特征。本文提出了一种气动热环境下的材料力学性能测试技术，并以GH3039合金为例，对测试技术进行了系统性验证。该技术能够模拟飞行器飞行过程中的实际气动热环境，开展飞行器结构材料瞬态高温条件下的力学性能测试，获得材料“热障”服役环境下的真实强度信息，为飞行器结构材料高温力学性能测试提供了一个新的思路和发展方向。

摘要:采用岩石力学试验机，开展了同一低应变率下，钢纤维体积含量分别为0%、0.75%、1.5%、3%、4.5%、6%的混凝土材料的准静态力学试验，并获得了材料的应力-应变曲线，由试验结果可知：钢纤维混凝土材料的峰值应力、峰值应变随着纤维含量的增加而提高，材料达到峰值应力后呈现应力的应变软化特征。基于试验应力-应变曲线，提出了一种合理的钢纤维混凝土准静态本构关系，通过拟合试验应力-应变曲线，获得了相应的材料参数，拟合结果表明采用该形式的本构关系方程能很好地拟合试验曲线。

摘要:为研究鱼体摆尾时压力场分布特征及其游泳动力的形成过程，本文以拉萨裸裂尻幼鱼为研究对象，利用粒子图像测速技术(PIV)获得幼鱼在自由游泳摆尾的压力分布规律。结果表明:幼鱼需要借助尾鳍的摆动来形成射流推动鱼体前进，沿着尾部轮廓的凹陷处流体压力为负值，正压则沿着尾部轮廓的凸起处分布；拉萨裸裂尻幼鱼的整个摆尾过程可分为“S”形(T=0~50ms)、“C”形(T=50~150ms)和“C”形回摆(T=150~400ms)三个阶段。“S”形阶段，正压区合力F随时间T先减小后增大，负压区合力F随时间T先增大后减小，正压区和负压区的合力F分布范围为0.88~1.03mN/BL、-0.86~-0.38mN/BL;“C”形阶段，正压区和负压区的合力F分别逐渐增大至3.45mN/BL、-1.62mN/BL;“C”形回摆阶段，正压区和负压区的合力F分别逐渐减小至-0.43mN/BL、1.63mN/BL。

摘要:为研究细尾矿砂破坏准则的具体形式，通过对空心圆柱扭剪仪基本公式推导的方法得出了试验应力路径所需的计算公式；在自行研发的辅助仪器配合下，利用空心圆柱扭剪仪试验的方法测试了细尾矿砂子午平面、π平面上的破坏曲线和不同静水压力下中主应力对各个主应变的影响。结果表明：在子午平面内随着静水压力的增加,破坏点广义剪应力增加；静水压力较小状态π平面内破坏曲线表现为Mohr-Coulomb准则，较大状态表现为Drucker-Prager准则，两种状态静水压力分界点应位于200～300kPa内，破坏准则是否与中主应力有关取决于中主应力对整体应变的影响水平。细尾矿砂的破坏准则应为Mohr-Coulomb与Drucker-Prager准则的组合。

摘要:为研究高温后钢筋再生混凝土梁的受弯性能，以温度、再生粗骨料取代率、混凝土强度为变化参数，设计了17个试件进行高温后的静力加载试验，观察了高温后试件的受力破坏过程，绘制出荷载-挠度、截面应变分布曲线，分析了各变化参数对高温后钢筋再生混凝土梁受弯性能的影响规律，并探讨了其抗弯承载力和挠度计算方法。研究结果表明：钢筋再生混凝土梁在历经高温后的受弯破坏形态基本与常温下相同；随着温度的升高，试件的剩余承载力先增大后减小，刚度逐渐降低，损伤退化速度变快，延性降低，耗能能力和峰值挠度减小；随着再生粗骨料取代率的增加，试件加快进入损失残余阶段，耗能能力和峰值挠度增大；混凝土强度等级的提高，能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力和增大峰值挠度。

摘要:采用一组阻塞比为1.7%、3.1%、4.5%、6.3%、8.6%和10.9%的高层建筑标准模型，分别在均匀低湍流强度风场和均匀高湍流强度风场下进行了多点同步测压试验，研究了阻塞效应对高层建筑平均阻力系数和顺风向平均基底弯矩系数的影响。研究结果表明：在均匀流场下，阻塞效应没有明显改变平均阻力系数沿高度的分布趋势；当阻塞比不大于4.5%时，阻塞效应对高层建筑平均风力的影响可以忽略不计；但当阻塞比大于4.5%时，随着阻塞比的增加，层平均阻力系数和顺风向平均基底弯矩系数逐渐增大；湍流强度的增加，削弱了阻塞效应对平均阻力系数和顺风向平均基底弯矩系数的影响。基于本文试验结果，提出了均匀湍流风场中矩形高层建筑平均阻力系数的阻塞效应修正公式。

摘要:参照《清式营造则例》，制作了5个缩尺比为1∶3.2的燕尾榫节点试件，并进行了低周反复荷载试验；根据试验结果，提出了基于抵抗破坏潜能、松动程度和抵抗破坏潜能双参数的两种残损评估方法。研究结果表明：试件的破坏形态主要表现为榫头的拔出，卯口木材纤维的翘起，随着节点松动程度的增加，滞回环捏拢效应越来越明显；基于抵抗破坏潜能的残损评估仅考虑了单因素对燕尾榫节点残损的影响，未考虑松动程度的影响，对节点的残损评估不够全面，且其结果离散性较大；而基于松动程度和抵抗破坏潜能的双参数残损评估方法，考虑了松动程度和抵抗破坏潜能对节点残损的影响，更加全面和合理。

摘要:在试验研究的基础上，对Q460高强钢螺栓横排和纵排连接接头的应力分布、破坏模式、螺栓受力及承载性能进行了有限元模拟，并与EC3规范关于孔壁承压、螺栓抗剪、净截面破坏及板件撕裂的理论计算值进行了对比。研究结果表明：有限元分析的荷载位移曲线规律及连接接头的极限承载力与试验结果基本吻合。当螺栓横向布置时，两孔受力较均匀，应力云图及塑性区域呈对称分布，拟合曲线点分布较离散，采用EC3规范理论计算值富裕度较大；当螺栓纵向布置时，两孔受力不均，端部螺栓孔变形较大，EC3规范计算端部螺栓和中部螺栓承载力均比较准确。本研究可为高强钢螺栓连接设计方法提供数据参考。

摘要:为研究裂隙岩体的蠕变特性，对红透山铜矿深部岩体(裂隙辉绿岩)制备的标准试样进行单轴压缩蠕变试验。试验结果表明，裂隙角度对辉绿岩的强度特征影响显著，单级加载过程中应力-应变关系接近线性，整个加载过程中弹性模量为变化值，裂隙角度为3°、 28.9°、 63.5°、 82.4°的辉绿岩长期强度约为对应单轴抗压强度的68%~75%、59%~88%、61%~76%、56%~64%。将引入的裂隙塑性元件及非线性牛顿体与Burgers模型串联，采用该裂隙岩石复合元件蠕变模型对辉绿岩蠕变曲线进行辨识，根据试样蠕变试验数据及拟合结果对裂隙岩石复合元件蠕变模型进行改进，得到裂隙岩石复合元件蠕变模型，根据试验数据对改进蠕变模型进行拟合，拟合结果与试验曲线比较吻合。上述研究结果对不同裂隙角度辉绿岩蠕变特性具有一定的参考价值。

摘要:水力压裂室内模拟实验系统可以模拟各种地层条件下的压裂实验，实验中利用声发射设备对裂缝的起裂和延伸的过程进行实时动态监测，实验后对形成裂缝的形态进行直接观察，从而为压裂理论的研究和论证提供一种重要的手段。本文利用声发射技术对砂岩、煤岩、页岩三类岩石水力压裂模拟实验进行了监测，对声发射数据进行了分析，并把日本混凝土材料协会(JCMS-III B5706 2003)定义的两个参数(频度和RA值)成功地应用于水力压裂模拟实验。研究表明：用声发射信号的频度和RA值两个参数联合评价压裂模拟实验的破裂机制是可行的，可以区分张性破裂和剪切破裂；致密砂岩主要形成张性裂缝。煤岩和页岩既有张性裂缝，又有剪切裂缝，这与煤岩和页岩存在天然裂缝，压裂时水力裂缝与天然裂缝相互干扰作用有关。上述结果可用于指导水力压裂现场微地震监测。