考察了3种配合比的钢纤维增强超高性能混凝土/超高性能混凝土(UHPSFRC/UHPC)抗压强度的尺寸效应,分析了试件尺寸、试件形状、养护制度、龄期等因素对抗压强度的影响,探讨了以小尺寸试件替代标准试件测试UHPSFRC/UHPC抗压强度的可行性。研究结果表明:不同尺寸和形状试件的抗压强度存在线性相关性,且强度修正系数宜根据强度等级予以分段考虑;圆柱体试件的抗压强度普遍低于立方体试件;掺与不掺钢纤维对抗压强度尺寸效应影响较大。

对近年来国内外有关混凝土断裂能尺寸效应的研究成果进行了总结与讨论,介绍了混凝土断裂能的试验方法,并针对三点弯曲梁法和楔入劈拉法获得的数据分别进行了分析,讨论了试件高度、宽度、缝高比、跨高比、韧带高度、韧带面积对混凝土断裂能的影响。此外,针对现有研究中存在的不足,提出了下一步研究的方向。

为研究应变率和尺寸效应对透水混凝土受压动力性能的影响,设置了十种应变率和三种立方体尺寸的试件,对透水混凝土展开单轴受压力学性能试验研究。结果表明:随着应变率的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐增大;随着立方体试件边长的增大,应变率对透水混凝土抗压强度的增加幅度逐渐减小,透水混凝土的抗压强度逐渐减小;受应变率增加的影响,尺寸效应对透水混凝土抗压强度的减小幅度逐渐增加;提出的尺寸效应律模型方程能够较好地表述不同应变率下透水混凝土抗压强度的尺寸效应;基于应变率和尺寸效应参数,还提出了透水混凝土抗压强度计算方程。

利用MTS试验系统,研究了珊瑚混凝土的早期强度增长规律、单轴压缩强度的尺寸效应、破坏模式以及损伤演化特征。结果表明:海水拌制的珊瑚混凝土具有明显的早强特点,养护3 d和7 d试件的相对强度分别可达到0.84和0.90;高径比(长宽比)对试件的单轴压缩强度有较大影响,高径比(长宽比)越大,试件的峰值强度越大,残余强度越小,且表现出显著的脆性破坏特征;单轴压缩条件下,珊瑚混凝土的破坏模式以张拉破坏为主,其破坏形态为断裂裂纹贯穿骨料破坏;借助声发射系统,监测到声发射振铃数与试件的宏观力学性能紧密相关。

研究了聚乙烯醇(PVA)纤维的长度(3 mm、6 mm、12 mm)和体积掺量(0、0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对轻骨料混凝土抗压和劈裂抗拉性能的影响,并对PVA纤维轻骨料混凝土的抗压强度尺寸效应进行了研究。结果表明:随着PVA纤维长度和体积掺量的增加,轻骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度基本均呈降低趋势,当PVA纤维长度为3 mm、体积掺量为0.1%时,轻骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大;PVA纤维轻骨料混凝土的抗压强度尺寸效应较为显著,建立的PVA纤维轻骨料混凝土抗压强度尺寸效应公式与试验结果吻合良好。

由于传统连续介质理论的本构关系中不包含任何长度相关的量纲,因此它难以预测微电子工业设计与制造中常常遇到的微米尺度下的尺寸效应问题.通过建立Cosserat理论的变分原理和有限元基本方程,进而编制了相应的有限元程序GFEM2D,模拟了微米尺度下悬臂梁的尺寸效应.研究结果表明,随着内禀长度的增大,梁的抗弯刚度也增大.研究结果证明了Cosserat介质理论分析材料尺寸效应的可行性.

论述了尺寸效应的内涵及其对微电子机械系统(MEMS)基础理论研究的重要影响;提出了广义尺寸效应、狭义尺寸效应,正效应、负效应及其判据;建立了狭义尺寸效应的分析模型,从尺寸泛函的绝对值、相对值和对尺寸的灵敏度三个方面进行泛函分析.将该模型应用到两端固支多晶硅微梁的弯曲测试,分析结果与实验相符.

针对铸造铝硅合金气缸盖的不同位置,进行不同尺寸试样的拉伸性能测试和微观组织观测,开展了气缸盖不同位置拉伸性能差异性分析以及试样尺寸效应的分析.结果表明:气缸盖整体结构拉伸性能存在一定的差异,顶板最好,底板其次,力墙最差.此外,基于不同尺寸试样拉伸数据,建立了最弱环节理论的威布尔分布模型,得到不同尺寸试样的拉伸性能关系.实现小型试样对标准试样的拉伸性能的合理预测,预测结果和试验测量结果的误差在6.64%以内.该预测方法可以得到复杂部件薄壁结构可以参考的拉伸性能数据,进而可以指导复杂部件整体结构的强度评估.

为分析铝合金Al2024⁃T3在微细铣削加工过程中存在的尺寸效应,利用非线性有限元分析软件ABAQUS/Explicit中的Johnson-Cook热力耦合模型对试样金属进行模拟仿真。仿真结果表明:当刀具的每齿进给量为0.4μm/s时,切削力达到最小值0.429232 N,该结果与尺寸效应现象的现实表现相吻合。所构建的微细铣削有限元仿真模型为微细铣削加工提供了一些可参考的切削要素,为进一步开展微细铣削机制研究提供了参考。

为提高便携式绳轨提升装置的实用性,对基于摩擦的该类装置的提升能力展开研究。利用控制变量法分别研究末端拉力、包角与轮盘-绳索相对尺寸对两者之间摩擦提升力的影响,结果表明该提升力均随三种因素的增加而增加但趋势变缓;轮盘-绳索之间的静摩擦系数随绳索末端拉力与包角的增加而减小并趋于稳定,随轮盘-绳索相对尺寸的增加而增加并收敛。论证了包角与末端拉力对摩擦提升力的影响相互等效,发现了轮盘-绳索摩擦的尺寸效应,构建了以上因素共同作用下的轮盘-绳索摩擦提升力模型。该模型是对欧拉公式的扬弃,深化了对轮盘-绳索摩擦规律的认识,对便携式绳轨提升装置的小型化、轻量化设计具有重要意义。