力学性能范文1
1．1原材料
水泥:呼和浩特市冀东水泥厂生产的P·O42．5级水泥;细骨料:呼和浩特市产河砂;钢渣采用包钢转炉钢渣，本试验选取钢渣均经过热闷工艺，释放其膨胀性，符合混凝土粗骨料相关标准，经破碎筛选，粒径15～25mm。试验对比用天然碎石采用呼和浩特市大青山机制硬质花岗岩碎石，粒径15～25mm。水胶比为0．3、0．4时，使用聚羧酸高效减水剂;水胶比为0．6时，使用萘系减水剂。
1．2试验配合比
混凝土配合比共三种，分别为0．3、0．4、0．6;钢渣代碎石率(体积比)分别0、50、100%。1．3试验内容试验内容分为三类:一是骨料性能测试，具体依照JGJ52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》;二是混凝土拌合物坍落度及含气量测试，参照GBT50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》;三是钢渣代碎石混凝土的力学性能测试，参照GBT50081—2002《普通混凝土力学性能测试方法标准》。混凝土强度试件尺寸为100mm×100mm×100mm，采用试验室标准养护，压缩强度试验龄期分别为3、7、28、90d、半年及一年，劈裂抗压强度试验龄期为90d。
2试验结果与分析
2．1骨料性能测试结果
密度、含水率测试结果见表1。钢渣表观密度为3126．67kgm3，含水率为2．17%。碎石表观密度为2843．35kgm3，含水率为1．1%。钢渣表观密度及含水率均大于碎石。表2为钢渣与碎石压碎指标测试结果。有试验结果可知，钢渣压碎指标平均值为4%，碎石压碎指标平均值为7%，钢渣压碎指标小于碎石压碎指标。
2．2混凝土拌合物
混凝土拌合物含气量及坍落度试验结果见表3。当水胶比为0．3时，相同配合比条件下，钢渣代碎石混凝土的坍落度与普通混凝土相近。当水胶比为0．4时，要达到与普通混凝土相同流动性，钢渣代碎石混凝土减水剂用量需增大到普通碎石混凝土的2．3倍。当水胶比为0．6时，钢渣代碎石混凝土单独增加减水剂已无法调配出与普通混凝土相同的流动性，需要同时增加水的用量。观察不同钢渣代碎石率的混凝土含气量，可发现在同等水胶比条件下，钢渣代碎石混凝土含气量比普通混凝土含气量大，且随着钢渣代碎石率的增大，拌合物的含气量逐渐增大。随着水胶比的增大，钢渣混凝土拌合物含气量有进一步增大的趋势。
2．3硬化混凝土力学性能
2．3．1抗压强度
表4显示了混凝土抗压强度试验结果。表5是混凝土各龄期相对强度增长率。图1为混凝土抗压强度随龄期的发展曲线。期龄90d后，普通混凝土抗压强度增长率开始逐渐减小，不足8%;而钢渣代碎石混凝土增长率逐渐增大至15%左右，钢渣代碎石混凝土增长率明显大于普通混凝土。到180d时，同水胶比下钢渣代混凝土已和普通混凝土抗压强度非常接近。180d后，不同钢渣代碎石率混凝土抗压强度增长速率已逐渐趋于稳定，钢渣代碎石混凝土强度增长率仍大于普通混凝土。且同等水胶比下钢渣代碎石率越高，混凝土强度增长越快。
2．3．2劈裂抗拉强度
表6为90d劈裂抗拉试验结果，图2为不同水胶比钢渣代碎石混凝土与普通混凝土90d劈裂抗拉强度变化曲线。由试验结果可知，不同替代率的钢渣代碎石混凝土与普通混凝土的劈裂抗拉强度随水胶比的变化趋势相同的，均随着水胶比的增大，劈裂抗拉强度不断减小。相同条件下，钢渣混凝土与普通混凝土劈裂抗拉强度无明显差异。
3结论
力学性能范文2
关键词：集料磨耗值 冲击值压碎值坚固性 磨光值
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随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对高速公路的要求已由最初的“解决温饱”发展到现阶段的“高品质生活要求”，除了要求高速公路达到其方便、快捷等方面的基本要求外，安全问题已经成为人们对高等级公路的一个十分关注的方面。抗滑性是满足现代交通快速安全运行的基本条件，而路面所采用材料的抗滑、耐磨等方面是决定高速公路的客观安全问题的最主要的原因之一。研究表明，沥青路面表层的抗滑、耐磨能力的大小主要取决于沥青路面表层结构的宏观纹理（即表面构造深度）以及集料颗粒本身的微观纹理。集料的特性对沥青抗滑磨耗层的抗滑性能有重要影响。
相关调研结果发现，重庆地区分布最多的岩石是石灰岩；现在使用的所谓的花岗岩就是取自河流中的破碎砾石，其中含有花岗岩和其他一些岩石；砂岩的分布也比较少且岩层较薄，一般在20米左右，但是可以开采；没有发现玄武岩的存在。在待建的以及在建的1200多公里高速公路中，如强调采用玄武岩材料作为沥青路面抗滑表层的集料，则须从外地购买玄武岩，这样虽增强路面的抗滑耐磨性能，但是同时也造成了工程费用的大幅上升。针对以上情况，本文通过对重庆范围内有的石灰岩、破碎砾石和砂岩3种岩石进行集料的力学性能及耐磨性试验研究，并与玄武岩相比较，以分析其是否适用于重庆地区的在建、待建的高速公路的抗滑表层。
1材料性质
岩浆岩是由地壳运动岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表，温度降低、冷凝而形成。沉积岩的形成过程一般可以分为先成岩石的破坏（风化作用和剥蚀作用）、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用等几个互相衔接的阶段。试验选用的破碎砾石是取自长江的鹅卵石破碎而成的，其中含有花岗岩和其他一些岩石，石灰岩和砂岩取自重庆武隆，玄武岩从江苏运来。
花岗岩[1]是岩浆岩的一种，是一种酸性的深层侵入岩，花岗石多呈肉红色、灰色和灰白色，性质均匀坚固，结构均匀，质地坚硬，在无构造断裂和风化微弱的情况下的力学强度很高。
石灰岩[1]是沉积岩的一种，简称灰岩。其矿物成分以方解石为主，另有少量的白云石和粘土矿物。常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈白色。由纯化学作用生成的石灰岩具有结晶结构，但晶粒极细。经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩。由生物化学作用生成的灰岩，常含有丰富的有机物残骸。
砂岩[2]是沉积岩的一种，本试验使用的砂岩经过岩性鉴定为，此砂岩是鳞片粉砂结构，岩石由碎屑石英、云母、长石由水云母、绿泥石胶结组成。硅质砂岩的颜色浅，强度高，抗风化的能力强。
玄武岩[2]是岩浆岩的一种，由于岩浆喷出地表后迅速冷却凝固形成玄武岩,因此岩浆中所含气体未能充分从岩浆中排出,所以玄武岩常形成许多气孔，为基性岩类。灰黑至黑色，致密坚硬，性脆，强度高。
一般说来[3]，含强度高的矿物如石英、长石、角闪石、辉石及橄榄石等较多时，岩石强度就高，相反，含软弱矿物如云母、粘土矿物、滑石及绿泥石等较多时，强度就较低。花岗岩和玄武岩中长石的含量分别为49％和36％，从其矿物组成来看是属于强度较高的岩石；石灰岩中方解石含量为95％，在干燥情况下其抗压强度为152.9MPa，根据试验分析知道砂岩中的石英含量达到60％，其干燥抗压强度为117.2MPa，由此可知，花岗岩、砂岩石灰岩和玄武岩都具有较高的抗压强度。
2 试验方法
道路路面建筑[5]用粗集料的力学性质主要是压碎值和磨耗值，其次还有磨光值、道瑞磨耗值和冲击值，本次试验通过磨光值、磨耗值、压碎值、冲击值和坚固性来评定石灰岩、砂岩、破碎砾石和玄武岩的力学性质。
石料的磨耗值是评价石料抵抗摩擦、撞击和剪切等综合作用的性能指标。由于高速公路上车辆多、车速快，对路面面层材料的磨耗也增大，因此对石料磨耗值的评价是非常重要的，磨耗试验采用洛杉矶磨耗试验方法，选用B类粒度类别，按照《公路工程集料试验规程》[4]用T0317－2005试验方法对集料进行磨耗试验，为了更好的说明集料的耐磨性及作为高速公路表层材料的可行性，对集料分别进行500次、700次、900次和1100次的磨耗，由此可以提供路面在交通量增大或路面使用年限延长的情况下路面的耐磨性能。
石料冲击值是评价石料抵抗冲击性能的能力。车辆在行驶过程中，除了与路面有磨耗之外，还对路面有冲击力的作用，车辆给路面的力直接与道路面层接触，然后通过面层向中面层、下面层及基层传递，而面层所受的力主要由面层中的粗集料来承受，因此，集料的抗冲击能力的强弱可以决定路面的服务能力和使用年限。冲击值试验按照《公路工程集料试验规程》中的T0322-2000试验方法测定材料的冲击值，本试验在规程规定的冲击次数的基础上，增加试验冲击次数，试验次数分别为15次、20次、25次和30次，通过增加对材料的冲击次数来评价材料抵抗外界冲击的能力。
石料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力，是评价石料抵抗压碎性能的指标。路面石料长期经受轮胎的摩擦、冲击、碾压等综合作用，集料的压碎值太大，在外力的作用下容易被压碎而产生车辙等路面破坏，按照《公路工程集料试验规程》中T0316-2005的试验要求在10分钟内荷载匀速加到400KN，为了更好的了解材料抵抗外界荷载的能力，本试验进行了400KN、450KN、500KN、550KN和600KN共5个荷载的试验，按照每分钟增加40KN的速度匀速加载达到设定荷载。
坚固性是指石料在自然风化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力，集料坚固性的好坏直接决定集料的耐久。由于路面石料长时间在外，经受风、雪、雨、温度等对石料的反复作用，而产生物理和化学反应，使得岩石产生风化，强度降低，减少了路面的使用年限。《公路工程集料试验规程》中T0314-2000的试验方法对集料只进行5次冻融循环，按照本试验的试验目的再对集料进行了15次反复冻融循环，每5次测定一个坚固性质量损失率，由此来检测集料抵抗外界环境作用的强弱。
作为道路面层的集料长期受到车轮的碾压和磨耗，时间长了就会把集料表面裹附的沥青层磨掉而露出集料来，这时路面的抗滑性能就靠集料提供的摩擦力来维持，集料的耐摩擦性好坏用集料的磨光值来表征，集料的磨光值越大说明集料越不容易被磨光，其抗滑性能就越好。本实验方法采用《公路工程集料试验规程》中T0321-2005的试验方法用粗砂和细砂对集料进行3次循环反复磨光，并测定每次循环磨光后的磨光值。
3 结果与讨论
3.1磨耗值试验
规范[6]规定，用于高速公路表面层的石料的磨耗值不大于28%，通过磨耗试验其结果见图1：
图1 磨耗值试验结果
经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.99以上，模型的拟合非常好。
石料的磨耗损失率：石灰岩>砂岩>破碎砾石，破碎砾石和玄武岩几乎相等，随着磨耗转数的增加，每种集料的磨光值与磨耗次数是成线性增长的，当磨耗转数达到1100转时，石灰岩的磨耗值为47.5％，砂岩的磨耗值为28.9％，花岗岩的磨耗值为19.26％，玄武岩的磨耗值为20.37％。
3.2冲击值试验
通过试验得出集料的冲击值随冲击次数增加的变化规律见图2，规范规定高等级公路集料的冲击值一般不大于28％。
图2冲击值试验结果
经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.99以上，模型拟合很好。冲击值增长率为石灰岩>砂岩> 破碎砾石>玄武岩，但是斜率的差异不大，而且在经过30次冲击后，石灰岩的冲击值24.27％，砂岩的冲击值为19.3％，花岗岩的冲击值为15.32％，玄武岩的冲击值为21.231％，都也没有超过28％。由此说明，石灰岩、砂岩和破碎砾石在增加了一倍冲击次数的情况下仍然符合作为高等级公路的表层材料对冲击值的要求。
3.3压碎值试验
按照规范要求，高等级公路面层石料压碎值不得大于26%，具体的试验结果见图3。
图3压碎值试验结果
经过数据的拟合分析，试验数据回归方程相关系数的平方都在0.95以上，模型拟合很好。石灰岩的压碎值最大，在承受荷载达到600KN时，石灰岩的压碎值达到了26.45％，砂岩、花岗岩和玄武岩在荷载为600KN时都没有超过规范要求在400KN时的压碎值26％，这足以说明如果用石灰岩、砂岩和破碎砾石修建路面，即使在车辆超重的情况下，路面混合料中粗集料也不会有太多的被压碎，不会对路面结构有任何影响，满足高速公路抗滑表层材料的要求。
3.4 坚固性试验
规范规定应用于高速公路表面层中的石料的坚固性损失不得大于12％。按照试验规程中T0314-2000的试验方法可以得出石灰岩、砂岩和花岗岩在经过反复的20次冻融循环后集料的质量损失率，见图4。
图 4坚固性试验结果
根据图4利用一元线性回归得到的相关系数的平方都在0.9以上。根据《公路沥青路面施工技术规范》中对沥青混合料用粗集料质量技术要求可知，集料在经过5次反复冻融循环后集料损失率不得大于12％，从图4得知：石灰岩、砂岩和破碎砾石在经过5次方法冻融混合后的损失率都小于2％，在经过20次冻融循环后，破碎砾石的质量损失率仅为7.69％，石灰岩为12.79％，砂岩在15次冻融循环后的质量损失率为12.22％，比较试验所得的数据结果和规范的要求可知，石灰岩、砂岩和花岗岩的抗风化能力符合规范要求。
3.5磨光值试验
四种集料经过3次循环磨光后的磨光值见图5。
图5磨光值试验结果
试验按照试验规程的试验方法对集料进行3次反复磨光后的磨光值分别为，砂岩47.1，石灰岩45.1，花岗岩48.7，玄武岩61.8。利用一元线性回归对磨光值进行回归后的相关系数的平方都在0.97以上，模拟效果非常好。现行的规范中对用于高等级公路的集料在分别用粗砂和细砂经约3个小时的磨光后的磨光值在潮湿地区要求不小于42，在其他地区对集料磨光值要求更小，而试验所选集料在进行了3个循环的加强磨光后的磨光值都大于47；从试验所得数据可以看出这三种集料都可以用于高等级公路。
对以上图表曲线进行一次线性回归后计算出每种岩石的磨耗值为28％，磨光值42，冲击值28％，压碎值26％和坚固性12％时所经过的试验次数、荷载及循环次数；见表1
表1 达到规范要求值时规定试验次数与实际需要试验次数比较
4结论
综合以上试验结果可以得出结论:
就集料的力学性能而言，花岗岩>砂岩>石灰岩，其质量都符合高速公路表层沥青混合料用粗集料质量技术要求。
②从经济上来分析，在不考虑路面的早期损坏的情况下，如果使用玄武岩的路面的设计寿命为15年，那么花岗岩也能达到12年，砂岩能达到10年，石灰岩能达到7年，从外地运回玄武岩的费用一般为200-300元/平方米，按照料场离拌和站平均距离15Km计算，破碎砾石材料价格加上运输费一般在100元/平方米左右。石灰岩更便宜，材料费加上运输费一般在75元/平方米左右，只有玄武岩的2/5～1/3，如果用石灰岩做路面材料能使用7年，在7年之后把表面层刨去再铺一层也能达到15年的使用年限，再加上施工及沥青的费用也可以节省了不少。
③根据对重庆地区已建高速公路的调查发现，由于施工、路基、气候等方面的原因使路面还没有达到7年就开始修补，严重路段开挖重铺路面，因此在早期破坏比较严重的重庆，使用玄武岩和石灰岩作为表层材料从路用性能上说没有太大的差别。
力学性能范文3
高中历史教学过程，就是使学生掌握历史知识、培养学习能力、提高思想觉悟三者有机统一的过程。从发展能力的角度来看，教师教学应该主要以帮助学生由“学会”发展到“会学”，实现“灌输型”向“自主型”的转变。在高中历史教育过程中，学生的学习虽然是在教师的直接调控下进行的，但学生主体的学习能力培养以及主动性的调动都是极为重要的。
一、巧设导入语，引导学生主动确立学习目标
老师在课前的本课导入、知识之间过渡时要使用恰当的导入语，譬如讲“中国四大传统节日”的时候，老师就提出问题：请同学们思考人们祭拜祖先的传统跟我国古代什么制度有关？在其求知欲高亢的时候，老师趁势导入新课，并机智地引导学生确定和识记学习的目标，学习目标的确定既要有知识目标，又要有方法、能力、态度和情感目标。还要有一定的层次性，符合新课程理念的基本要求。
二、改灌输型课堂为学习型课堂
首先，要求教师要与学生进行平等的情感交流，平等对待每位学生，尊重、理解并爱护每个学生的思想情感；其次，给学生留下自由发挥的时间和空间，注重引导学生将书本知识与实际相联系，力争把“提问权”和“评议权”还给学生，让学生的内在能量释放出来。在教学中，我充分利用本地的历史资源，带领学生实地去调查，亲身接触这些历史古迹，同时发动学生利用各种方法去查相关的历史资料，激发学生主动学习的激情。鼓励师生之间、学生之间交流自学经验，这样既有利于学生形成良好的自主学习的习惯，又有利于形成民主宽松的学习环境。
三、能力延伸，当堂巩固，让学生在练习中提高自我对历史问题的认识
学生的自学过程，也是解决问题和知识训练的过程，一般性的知识，已经得到了基本的运用。在这个过程中，主要是对知识进行综合运用和延伸拓展拔高性的训练，让知识内化为学生的素质。在练习设计中，老师必须坚持层次性，以适应不同层次的学生的需要。在这个训练过程中要始终贯穿自主、合作、探究和点拨的原则。
四、激励是引导自主学习的巨大推力，激发学生的兴趣和求知欲是无穷动力
所谓激励，就是指教师通过给学生施加积极的教育影响，使学生处于一种能动、活跃的动力状态，把教育影响内化为自觉意识，从而引起需要、激发动机，实现目标的心理过程。
为了使学生获得激励，教师应充分发挥主导作用，在引导学生求知需要的同时，积极创造条件和机会让学生实现预期的目标，感受成功的体验，让学生在“期望――努力――成功”的循环往复中形成良好的学习习惯，促进主体性的健康发展。
五、注重综合能力培养，让学生形成独立学习历史的习惯
1.阅读能力的培养。历史教材是学生获取历史知识的主要来源，也是高中历史学习中最重要的资料，更是考评高中生历史知识掌握情况的权威依据。因此，自主学习必须立足于教材，从指导学生自主阅读教材开始，培养学生搜集和整理与历史学习相关的资料的能力，进而培养学生解读、判断和利用历史资料的能力。
2.分析、比较鉴别能力的培养。学习过程中的理解不是最终目的，理解的最终目的在于运用，即做到理论联系实际，以史为鉴，避免前车之鉴。其中很重要的一个方面，就是用历史的眼光去观察分析现实现象，这个眼光就是观察分析的能力。当然，观察分析能力离不开平常的点滴知识积累，是一个从量变到质变的过程。
3.创新能力的培养。学生的创造性思维只能在积极主动的学习过程中培养，因此教学活动必须以教材为依据，但绝不能局限于教材，应把培养学生创造性思维、体验性能力寓于教学中，让学生在更为广阔的天空中翱翔。在教学中要不断激励学生发表独特首创的见解，切忌人云亦云；给学生提供一定的信息，让学生依据信息，广开思路，充分想象，寻找出尽可能多的解决问题的思路和方法，这才是培养学生创造性思维能力的源泉。
4.历史地看问题的能力培养。对待问题，从横的方面说，要能联系中外，放眼世界；从纵的方面看，要能跨越古今，贯通前后。理解问题不能拘泥于一点一面，要能兼顾古今中外，这样，对知识的理解方能透而深。
5.归纳整理能力的培养。一般说来，学生平时所接受的是一个一个零散的各自独立的知识“点”，有时候不能及时地“串点成线”，更难以“联线成面”。而通过归纳整理能力的培养，有助于学生构成知识的“线”和“面”，有助于学生聚零为整，从整体上驾驭知识。
力学性能范文4
1.1硬度标样的应用情况和效果
冷轧板硬度标样自2003年8月投入使用，有这些测量项目的各子试验室每月测量比对1次。连续10多年多个试验室每月测量的洛氏硬度平均值趋势如图1所示：这种标样经过一段时间自然时效后，硬度指标不会随着年份发生规律性的上升或下降，呈现没有时效性的特征。冷轧薄板硬度标样的一个特殊作用：能够反映出硬度计砧座的状况。普通硬度标样因为厚度大于5mm，通常不能有效反映硬度计砧座的状况，而硬度计砧座可能是影响薄板试样测量结果的一个重要因素。根据这个发现可以推论：要想保证测量薄板试样硬度的可靠性，试验室必须用厚度接近或小于待测试样厚度的硬度标样监测硬度计，而常规的硬度标样不能满足监测用于测量薄板的硬度计砧座的需要。统计多个子试验室多年的实际测量数据，发现这种标样经过一段时间的时效后，不同标准块之间的硬度值相差很小，可以采用相同的标称值，用来比较分析不同硬度计及不同年月测量值之间的系统偏差和变化趋势。采用这种有相同标称值的硬度标样，可以很方便地进行不同子试验室不同硬度计的日常数据分析和质量控制。借鉴冷轧硬度标样的经验，宝钢检化验中心采用与无时效冷轧硬度标样相同的材料制作了无时效的热轧硬度标样，用这种标样可以测量HRB、HV10、HV1、HBW2.5/187.5、HBW10/1000等不同的硬度指标，不同的子试验室根据实际需要测量的项目，在测量试样前先用这种标样确认硬度计测量结果与历史数据没有发生异常变化。多个子试验室采用这种标样监测硬度计后，反映出不同硬度计存在的系统偏差，而在采用这种标样之前各个子试验室采用不同标称值的标样，难以利用日常的监测数据分析评估系统偏差。
1.2拉伸标样的应用情况和效果
冷轧板无时效拉伸标样自2004年1月投入使用，2009年获得了国家标样证书（国家标准样品编号和批号：GSB03―2526―2009），宝钢厂内5个做拉伸项目的子试验室每月测量比对1次。连续10多年多个试验室每月测量屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率趋势如图2所示：这种拉伸标样没有时效性，屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、均匀延伸率Agt、断后伸长率A、r值（塑性应变比）、n值（应变硬化指数）等指标不会随着年份发生规律性的上升或下降。拉伸试验是最常用也是最重要的力学试验方法。虽然对于拉伸机测力系统、引伸仪和测量试样横截面积的量具有直接校验方法，由于拉伸试验的测量结果受拉伸试验的控制方式、速率、试样对中精度、试验机软件等多种因素影响，直接计量都合格的拉伸机测量屈服强度、r值的结果常会存在显著差异。这种现象显示在出现这种矛盾的结果时，需要借助拉伸标样验证相应的拉伸机整机系统测量结果的准确性。自从宝钢检化验中心多个子试验室每月进行拉伸比对工作并结合各子试验室每天采用控样进行监控测量后，有效提高了拉伸试验结果的可靠性。也多次发现了参加比对子试验室测量出现的异常偏差并查明了原因。另一方面，拉伸标样也是查明拉伸试验质量异议中哪个试验室测量结果偏差大的有效工具。近几年为了验证GB/T228.1―2010中存在的问题，采用无时效拉伸标样和有上下屈服点的拉伸标样进行各种验证试验，发现了欧盟资助的TEN-STAND研究报告和GB/T228.1―2010标准及实施该标准的指南、对该标准进行解读的文章等材料中存在诸多错误[9-11]。为了监测大吨位的拉伸机，借鉴冷轧无时效拉伸标样的方法，宝钢检化验中心采用与无时效冷轧拉伸标样相同的材料制作了无时效的热轧拉伸标样。这种标样除了不测量r值外，可以提供屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率、断后伸长率、n值（应变硬化指数）等指标。用这种标样可以监测大吨位拉伸机的长期稳定性，也可在发生质量异议时用来验证相关拉伸机测量结果的偏差程度。
1.3V形缺口冲击标样的应用情况
宝钢检化验中心自20世纪90年代开始研制V形缺口冲击标样用于监测不同冲击机测量结果系统偏差。2000年中国试验室国家认可委员会金属专业能力验证工作组筹划开展中国首次冲击试验能力验证工作，调查了解到中国批量制作V形缺口冲击标样的只有宝钢检化验中心，故决定采用宝钢检化验中心提供的两种能量等级的V形缺口冲击标样开展第1次冲击试验能力验证。根据能力验证的数据[12]分析发现，按照ISO148―2（等同GB/T3808）中规定的与标称值偏差超出10%判断为不合格，无论以中位数还是平均值作为标称值（相对真值），都有将近1/3的校验结果不合格，以中位值为标称值，90组数据中27组不合格；以平均值为标称值，90组数据中有29组不合格。对比第2次冲击试验能力验证的数据（216组校验数据只有1组不合格）[13]，第1次中国冲击试验能力验证的不合格率比第2次中国冲击试验能力验证不合格率高出几十倍。对比结果显示出V形缺口冲击标样与“弧形缺口”冲击标样校验冲击机的有效性存在显著性差异，文献[14]也表明了“弧形缺口”冲击标样不能反映冲击机刚度和对中性等方面存在的问题，同一台冲击机用NIST标样校验严重不合格而用“弧形缺口”冲击标样校验却得出“很好”（偏差小于2%）的错误结论。2000年中国第1次夏比冲击能力验证所用的V形缺口冲击标样虽然可以有效反映冲击机的测量偏差，但是存在轻微时效的缺陷。为了解决冲击标样轻微时效的缺陷，宝钢检化验中心2006年用与热轧无时效拉伸标样相同的材料制作无时效V形缺口冲击标样，分析2007至2014年的测量数据，证明用这种材料制作的V形缺口冲击标样确实没有时效的倾向。
2分析与讨论
力学试验是破坏性试验，如何监测力学试验设备整机系统的长期稳定性是困扰力学试验室的一个难题。研制系列无时效力学标样，尤其是制作出大批量有相同标称值的无时效力学标样，为破解此难题提供了一个有效工具。校验1台设备采用1种标样是否能反映设备的状况也是长期存在争论的问题。如果按照与实测试样相似性的角度去看，因为实际测量的试样千差万别，1种标样似乎不够。但是需要多少种标样，依据什么理论或数据来判断等问题都难以给出有说服力的回答。如果不是按照与实测试样相似性的角度去看，而从监测力学试验设备整机测量系统影响测量结果的相关因素思考，可以得出合理的结论。以校验硬度计为例，影响硬度计测量结果的有硬度计砧座、载荷、压头、压痕尺寸测量系统、保荷时间及加载与卸载速率、计算和显示软件诸因素，用一种合适的标准硬度块能够反映测量过程中涉及到的各种因素。过去拉伸机测量不同载荷范围不是用同一个传感器而是用不同的砝码，如果说这种拉伸机需要采用不同的标样校验似乎有道理；现在拉伸机不同载荷采用同一个传感器，这种设备在一种设定载荷下能正确测控载荷而在另一种设定载荷下不能正确测控载荷的可能性很小，从工业试验室实际应用的角度看采用一种标样监测设备长期稳定性基本能满足实际需要。按照现行标准的要求，冲击机应该采用2个能量等级或3个能量等级的V形缺口冲击标样校验，但是从文献[14]报道的实测数据看，高能量和超高能量V形缺口冲击标样校验严重不合格的冲击机，测低能量V形缺口冲击标样却没发现问题，由此看来似乎没必要采用低能量V形缺口冲击标样校验（过去冲击机采用指针显示结果，测量分辨力低，可能需要校验低能量以验证分辨力；现在冲击机采用角度传感器分辨力大幅度提高，能够保证冲击机的分辨力）；从文献[6]报道的两种能量等级V形缺口冲击标样测量结果的相关性看，高能量和超高能量两种V形缺口冲击标样校验结果基本一致，采用一种高能量或超高能量等级的V形缺口冲击标样校验，应该能够基本反映冲击机的问题，也就是说采用一种高能量或超高能量的V形缺口冲击标样校验冲击机是经济有效的方法。目前涉及力学标样的标准，如洛氏硬度标样、维氏硬度标样、布氏硬度标样和V形缺口冲击标样的标准都强调标样定值的溯源性。专业校验机构用来对测量设备进行间接校验的标样，溯源性确实是至关重要的；而一般工业试验室每年都会请专业计量机构对测量设备进行一次校验保证溯源性，除此之外，试验室如果能够用有相同标称值无时效的力学标样监测设备的长期稳定性，即使这种无时效标样定值过程没有严格符合有证标样定值溯源性的要求，实际上只要监测时间内包含了至少1次专业计量机构的保证溯源性的校验，设备状态的长期稳定性也就间接地保证了设备的溯源性。采用大批量制作的并有相同标称值的无时效力学标样，不仅便于监测设备长期稳定性，还便于测算不同设备的系统偏差，尤其有利于测算大量设备的系统偏差并监测它们的长期稳定性。
3结语
力学性能范文5
关键词：悬索结构；预应力；稳定性；
1引言
悬索结构设计主要包括选择合理的结构形式及与之相匹配的预应力分布，结构的几何形式因工程的需要基本确定，而我们知道一个受力合理的悬索结构它的结构形式与预应力分布是相匹配的。这样，在结构几何形式一定的情况下，合理的设置预应力大小成为悬索结构设计分析的关键所在。
目前，国内外对悬索结构的力学性能分析及理论研究较多，如沈世钊[1]对悬索结构的形式、解析计算方法及有限元分析等进行了精湛的研究， Schek ,H.J.、 Barnes,M.R. 、Haber,R.B. and Abel,J.F.[2]等人对悬索结构的初始形态分析也进行了深入研究，还有很多专家对悬索结构也做了相关的分析研究。可以说，悬索结构的理论研究达到了一定的高度。但对于实际工程，设计者、施工人员往往尽可能的增大索体的预应力，以满足结构的力学性能指标。然而，经计算与试验分析表明，较大的预应力不仅增加了构件的内力，而且结构的稳定性却随着预应力的施加变得复杂多样化。因此，能够合理的设计出预应力大小对悬索结构的设计分析起着至关重要的作用。
力学性能试验分析
试验过程及分析
为了明确预应力大小对结构力学性能的影响，我们从两方面内容进行研究，一是结构的节点位移，另一个是结构的受力状态。
悬索避难帐篷张拉试验采用三组脚手架组成结构的支撑体系，通过横向与斜方向索体的张拉将其稳固与地面，横向与纵向的跨度尺寸可根据需要自行确定。在本次试验中，纵向跨度为5m，横向脚手架底部之间跨度2m，脚手架底部与索基础之间跨度3.4m，此悬索结构以获得实用新型专利授权[4]，具体结构形式如图1所示。
（a）（b）
图1 张拉试验
试验中，我们可以通过控制索的伸长量来改变索体中的预应力大小。索的伸长量由紧线器控制，通过紧线器的螺母调节可以任意的改变索的伸长量，进而有效的控制索体中的预应力大小。索体中预应力大小与索的伸长量之间的关系为：。
表1-1 索材料参数
材料 质量密度 弹性模量 泊松比 线膨胀系数
索 78.5 0.3
试验结果
试验中，对索分别施加1kN~50kN大小不等的预应力，分别记录不同预应力作用下节点的位移及构件的内力。结果显示，支柱的内力随着预应力的增大而增大，其分析结果如图2所示。而顶部节点的位移并未随着预应力的增大成线性变化，在节点位移与预应力大小的变化曲线中出现了拐点，结构在先期表现出随着预应力的增大节点的位移逐渐减小，后期随着预应力的增大节点的位移也逐渐增大。以顶部节点J1为例，其位移变化曲线如图3所示。
图2预应力大小对支柱轴力的影响图3预应力大小对节点位移的影响
有限元模拟分析
在sap2000中我们可以通过施加温度荷载的方法来模拟索中的预应力[3]。我们知道杆件的弹性模量E和应变比有如下关系：（1）
其中 ；（2）
； （3）
联立上述公式：（4）
式中，为索的预应力；为应变比；为索的弹性模量；、分别为索的伸长量及原长；为温度变化。
为便于与试验结果对比分析，我们同样对索施加1kN~50kN大小不等的预应力，以5kN为例，结构的变形图及柱的受压内力图如图4、5所示。
图4结构变形图 图5 结构内力图
试验分析与模拟结果对比分析
将上述的实验分析与模拟分析结果进行对比，在相等的设计参数下，对比结构中顶部节点的位移，分析结果如图6所示。分析表明，无论试验分析还是模拟计算分析，结构节点位移并未随着预应力的增大而减小，而是随着预应力的增大，节点的位移曲线表现出先减小后增大的趋势。这是由于先期预应力较小时，结构表现出很强的非线性，结构的稳定性较差，导致节点的位移较大。随着预应力的增大，结构的稳定性并没有提高反而更差，这是由于增大的预应力与结构的整体刚度不相匹配造成的。图6显示试验分析与模拟计算分析的位移曲线走势基本吻合。
（a）（b）
（c）（d）
图6预应力分布对节点位移的影响
5结论
本文通过对工程实例―大跨度悬索避难帐篷进行了静力性能计算分析与试验分析，并总结出下列相关结论：
（1）悬索结构设计中，并不是索的预应力越大，结构的稳定性越好，即合理的设计与结构形式相匹配的预应力大小成为悬索结构设计分析的关键所在。因此，悬索结构设计中，要准确的计算出合理的预应力分布。
（2）结构构件的内力随着预应力的增大而增大。因此，在结构的设计中，要同时考虑构件的受力状态与结构的稳定性要求，达到最合理的结构形式。
6参考文献
[1]沈世钊,徐崇宝,赵臣,武岳.悬索结构设计[M].中国建筑工业出版社,2005,(3):159-163.
[2]H.J.Schek, The Force Density Method for Form-finding and Computation of General Network,[C]. Comp Mech in Appl.Mech and Engr, 1973.
[3]Haug E,Powell GH, Analytical shape finding for cable nets. Tokyo and Kyoto: IASS Pacific Symp. PartⅡ on Tension Structures and Space Frames, 1972: 83-92.
力学性能范文6
骨架曲线以试件T500－1和L500－1为例，计算及试验骨架曲线如图1所示。从图1可以看出:有限元计算获得的“荷载－位移”曲线与试验的骨架曲线吻合度较好，验证了有限元分析结果的可靠性参数分析影响短肢剪力墙承载力和变形的主要因素有混凝土强度、钢筋强度、配筋率和轴压比等，本文通过变化试件的轴压比、混凝土强度、钢筋强度和配筋率等，从中找出试件的破坏规律和模式。轴压比的影响轴压比对构件的承载力和延性有很大影响［6－7］。分析过程中，轴压比采用试验值进行控制，在其他条件和试验一样的情况下，通过变化轴压比，来研究轴压比对短肢剪力墙力学性能的影响。图2是不同轴压比下截面高厚比为5.0的T形和L形截面短肢剪力墙的“荷载－位移”关系曲线。从图2中可以看出:腹板受拉时，随着轴压比的增大，试件的极限承载力逐渐加大，极限变形能力没有显著下降;腹板受压时，随着轴压比的增大，试件的极限变形能力下降很明显，L形截面件极限承载力逐渐加大，而T形截面试件极限承载力在试验轴压比达到0.4后有所下降。这是因为反向加载时，试件破坏是由于腹板端部混凝土压碎而引起的，高轴压比下，腹板端部混凝土更易压碎，且受压区高度增大，其延性下降明显。混凝土强度的影响为研究混凝土强度对试件承载力的影响，计算试件T500－1和L500－1在混凝土强度变化下的极限承载力，混凝土强度取《混凝土结构设计规范》中混凝土强度的标准值。表2为试件T500－1、L500－1在不同混凝土强度下的极限承载力。从表2可以看出:随着混凝土强度提高，腹板受压时，试件极限承载力明显增加，腹板受拉时，极限承载力增加不明显。纵筋强度的影响为研究纵筋强度对试件承载力的影响，只改变试件中纵筋的强度，计算试件T500－1和L500－1在纵筋强度变化下的极限承载力。图3为试件在端部纵筋强度改变下的极限承载力。从图3中可以看出，随着纵筋强度的增加，试件极限承载力明显增加。可见对于中高剪力墙，在满足最小配箍率情况下，破坏模式为弯曲破坏，提高腹板端部纵筋强度和配筋率是提高带翼缘剪力墙腹板受拉极限承载力的最有效办法。2.2.4箍筋强度的影响为研究箍筋强度对不同剪跨比下的短肢剪力墙承载力的影响，在其他条件不变下，只改变试件中箍筋的强度，分别计算试件T500－1和T800－1的极限承载力。表3为试件在箍筋强度改变下试件的极限承载力。从表3可以看出提高箍筋强度对提高T500－1的极限承载力的作用很小;腹板受压时，提高箍筋强度可一定程度提高T800－1的极限承载力，而腹板受拉时极限承载力提高也很小，可见对于T形截面短肢剪力墙在腹部端部凝土易压碎区域，应加大配箍率以提高混凝土的抗压极限变形能力，而在翼缘区无需加大配箍率。
短肢剪力墙力学性能改进分析
为改善T形截面短肢剪力墙的抗震性能，可适当增加腹板端部纵筋配筋率。由于腹板端部面积狭小，腹板端部配筋量的增加幅度受到限制，考虑到地震作用方向的不确定性，翼缘也需要一定的配筋率。基于以上考虑，国内已有很多学者在剪力墙腹板端部加设型钢［8－9］，但是槽钢形成的暗柱对核心混凝土的约束作用没有钢管对混凝土的约束作用强。结合上述分析，从T形截面短肢剪力墙的受力特点和便于施工方面考虑，提出在腹板端部约束边缘构件内加设长方形钢管，形成钢管混凝土短肢剪力墙，利用钢管含钢量大，可较大程度提高腹板受拉的极限承载力，且钢管可对管内的核心混凝土形成有力的约束作用，可以明显提高混凝土的极限受压变形能力。模型设计在T500－1腹板约束边缘构件内加设钢管形成钢管混凝土土短肢剪力墙ST500－1，截面尺寸及配筋见图4所示。ST500－1配钢量比T500－1多22%。方钢管钢材屈服强度为400MPa，6钢筋屈服强度为295MPa，其他材料强度同于T500－1。根据各部分材料的特点，对混凝土、钢筋、钢管采用不同的单元。混凝土单元选用Solid65单元，钢管采用Solid45单元，纵筋和箍筋都采用Link8单元，钢管和混凝土之间采用共用结点方式，不考虑粘结滑移，为减小粘结滑移，实际工程中可在方钢管上焊接抗剪连接件。为避免混凝土在加载时由于应力集中而发生破坏，在试件顶部和底部都设置了刚性垫板。非约束区混凝土受压应力应变关系曲线按GB50010—2010《混凝土结构设计规范》第6.2.1条取值，核心区混凝土应力应变关系采用韩林海［10］提出的矩形钢管混凝土的应力应变关系模型。应力分析ST500－1破坏时纵筋应力和钢管轴向应力见图5所示(注:图片中顶部为试件底部)。从图5中可以看出，ST500－1腹板受拉时，钢管受拉屈服、翼缘纵筋受压屈服;腹板受压时，钢管受压屈服、翼缘纵筋受拉屈服，说明钢管的加入较大地加强了腹板的抗拉和抗压能力，使得翼缘纵筋和混凝土能够最大程度地发挥它的全部作用。荷载－位移曲线对比ST500－1计算得到的荷载－位移曲线和T500－1的试验、计算骨架曲线见图6。T500－1和ST500－1的承载力见表4。可以看出，ST500－1的抗震性能明显优越于T500－1，具体表现为:ST500－1比T500－1的承载力有明显的增加。如都以有限元计算值做比较，可见ST500－1的正向峰值荷载比T500－1要增加114.6%，反向峰值荷载比T500－1要增加47%。ST500－1克服了T500－1承载力不均匀的缺陷，T500－1的反向峰值荷载是正向峰值荷载的1.50倍，而ST500－1为1.07倍。由于混凝土受到钢管和约束边缘构件的双重约束作用，ST500－1腹板混凝土的极限受压变形能力明显增加，加上钢管外包混凝土不易压曲，ST500－1的腹板受压时的极限变形能力要明显大于T500－1。
结论
