实际工程中的非线性力学问题往往得不到精确的解析解,通常是用商业有限元软件来建模和数值仿真。基于ABAQUS求解非线性接触结构在冲击载荷作用下的力学特性,首先介绍了一种结构在受冲击载荷作用下求解力学响应的显式积分方法;然后用三维实体单元对结构进行有限元建模,并对模型中所涉及到的超弹性材料与脆性材料力学特性进行了研究;最后通过仿真计算,给出了所有部件的应力、应变结果,并对玻璃的脆性破坏过程作了演示。

将矿粉、粉煤灰、垃圾焚烧飞灰、垃圾焚烧底渣以单掺或1:1二元复掺替代部分水泥后,配制掺合料混凝土,测定其力学强度和拉压比,并利用平板法研究比较各掺合料混凝土的早期抗开裂性能。研究表明,粉煤灰具有适当降低混凝土的脆性和抑制早期开裂的性能,而矿粉的作用与其相反;飞灰对混凝土的早期开裂性能极为不利,在飞灰中复合部分粉煤灰或矿粉,可大大改善混凝土的早期抗裂性能;底渣混凝土因强度太低早期未出现明显的开裂,但在底渣中引入部分矿粉或粉煤灰后,混凝土的抗压强度能比单掺底渣混凝土明显提高,同时该底渣基复合掺合料混凝土的抗裂性能优异。

基于Bazant尺度律理论,结合预制缺口梁的三点弯曲试验,研究了水泥砂浆、乱向钢纤维增强水泥砂浆以及定向钢纤维增强水泥砂浆弯曲强度的尺寸效应。研究结果表明,水泥砂浆和乱向钢纤维增强水泥砂浆的弯曲强度具有尺寸效应,而定向钢纤维增强水泥浆受试件尺寸的影响程度不明显,其弯曲强度稳定在一条相对平稳的水平线上。可以认为,钢纤维的定向分布提高了材料的延性,其脆性断裂特征不明显。由回归曲线建立了用以预测定向钢纤维增强水泥砂浆弯曲强度的尺度律计算式,并通过脆性数定量分析了钢纤维分布形式对材料脆性的影响。

将废陶瓷破碎成细骨料,部分取代特细砂配成废陶瓷再生混合砂。固定稠度和胶砂比,通过试验,对比了陶瓷再生混合砂砂浆、天然中砂砂浆、特细砂砂浆和陶瓷再生粗砂砂浆的抗压强度、抗折强度和干缩性能的差异。结果表明,陶瓷再生混合砂砂浆能够达到工程应用的强度要求且后期强度较高;其相对脆性低、干缩小,有利于提高抗裂性。

为测定混凝土，石料等脆性材料的抗拉应力应变关系全过程曲线，作者在普通材料试验机上研制了一各采用薄壁金属套筒及球铰方式对中的受拉辅助吸能装置。

某电厂3根调节阀杆在运行过程中发生断裂，活塞杆的材料牌号为1Cr11MoV，由于活塞杆淬火冷却速度慢，调质后形成淬火冷却不足组织。阀杆的断口分析表明阀杆的断裂性质是疲劳断裂，阀杆端部及螺纹局部被氯化，在氮化组织中形成显微裂纹，增加了螺纹的脆性，导致螺纹在运行中出现局部剥落现象，形成偏载，进一步加剧了螺纹处的应力集中，最终导致阀杆疲劳断裂。