对碳酸盐岩地层中基质_天然裂缝及人工裂缝的应力相关性渗透率的认识

对碳酸盐岩地层中基质、天然裂缝及人工裂缝的应力相关性渗透率的认识

编译:李勇明　陈勇(油气藏地质及开发工程国家重点实验室?西南石油大学)审校:郭建春(西南石油大学)

摘要　引用一个巴西人的实验来模拟张

性天然裂缝,该实验主要是通过把岩心置于

强张力状态下来使整个岩心起缝,然后在不

同的有效应力状态下,通过模拟油藏衰竭情

况来估算应力相关性渗透率。实验结果表明

天然张性裂缝的导流能力比剪切裂缝的导流

能力低得多,而剪切裂缝的导流能力又比支

撑剂裂缝的导流能力低。岩石基质中的有效

应力的概念与天然裂缝中的概念完全不同。

因此,在任何模拟研究中对岩石基质与天然

裂缝中的有效应力都应该分别加以估算,这

样才能获得具有代表性的数值。张性裂缝在

油藏能量衰竭前期就已失去了导流能力,为

了提高油藏的采收率,就要对张性裂缝进行

处理。该研究的主要成果有:理解怎样有效

地控制天然裂缝来增大油井的产能;定量分

析在基质和裂缝系统中有效应力的概念;为

模拟研究提供应力相关性关系。

关键词　碳酸盐岩　天然裂缝　应力敏感性　压裂

DOI:1013969/j.iss n.10022641X120091121008

1　引言

致密碳酸盐岩油藏在岩石基质与天然裂缝、人工裂缝系统中都表现出双孔渗特征,使得原油、天然气以一种非常复杂的方式运移。油藏能量的衰竭会造成有效应力的增加,从而使渗透率降低,最后将导致油藏累积采收率的锐减。如果裂缝性油藏的渗透率对有效应力的变化具有高度敏感性,那么由地层应力与孔隙压力引起的有效应力的增加就可能会大大降低油藏的渗透率。该渗透率对应力变化的高敏感性在致密、高压、天然裂缝油藏中表现得相当突出,并且在这种油藏中天然裂缝对油藏能量衰竭造成的闭合压力的变化非常敏感。

建立实验模型必须与油藏流体性质、地质力学特征保持一致,并且能够将由各种技术方法测得的地层流体和岩石信息(例如:流动/存储性质、岩石的力学性质、油层流体压力及压力水平)衔接在一起,以便对油藏进行准确的动态预测。

识别天然裂缝在针对压裂改造的经济优化设计中显得非常重要。用来改善和维持天然裂缝渗透性的技术有低浓度胶束加载物、高能液体和100目的中强度支撑剂。在类似的天然裂缝性油藏中,由开采造成的压力衰竭将会在很大程度上影响油井的产能。很多学者也就天然裂缝对产能的影响做过研究,并提出:如果裂缝一直处于张开状态,那么它将在很大程度上提升油井的产能。

正确理解岩石基质、天然裂缝、人工裂缝所表现出来的水动力学特征,并把其视为有效限制应力的影响作用,这对设计优化增产措施、采用油藏模拟来预测油藏生产动态和最大程度地开发碳酸盐岩油藏有着至关重要的作用。

该课题目的之一在于研究在低孔隙压力、高地层应力油藏中天然裂缝的渗透率降低特性。理解随着井底压力的降低而表现出渗透率降低的裂缝性碳酸盐岩油藏的产能以及孔隙压力与渗透率的关系,这是优化油田开发方案的基础。通常用基质与裂缝间的导流函数来模拟流体在裂缝性多孔介质中的流动,将形状因子考虑在裂缝的导流函数里面。就导流函数提出了一些新的观点:将形状因子、应力相关性裂缝开度以及其渗透率,还有应力相关性基质渗透率都考虑在导流函数中。

2　有效应力的概念

有效应力的概念是由Biot在1941年提出的,认为孔隙压力有助于平衡岩石颗粒接触之间的机械应力,并且用于支撑地应力的油藏压力可通过孔隙弹性因子来确定。关系式表达如下:

σ′=σ-αp(1)式中,σ′为有效应力,σ为总应力。

孔隙弹性常数α由下式给出:

α=1-c ma

c b

,0≤α≤1(2)

总压缩系数由下式给出:

c b=3(1-2v)

(3)

如果岩石没有孔隙(即孔隙度为0),那么岩石基质压缩系数c ma就等于c b,α即为零;反之,如果岩石具有高孔隙度,那么岩石基质压缩系数c ma与总的压缩系数c b比起来就小得多(甚至可以忽略),而α也就取1。孔隙弹性常数可在实验室测得,该研究提出一种新的技术手段来间接确定这个重要的系数。当油藏压力迅速下降至井底流压时,井眼附近的有效应力的影响作用就会相当显著。对于给定的一口井,地层压力是径向距离的一个函数,可表示为:

p(r)=P w+(P e-P w)ln r

r w

r e

r w

(4)

代入相关参数,可以得到所给井的井眼附近的地层压力和有效应力梯度。计算表明,最大压降出现在离井眼很小的一段距离内,因此有效应力在井眼附近将出现最大值并造成渗透率的锐减,另外造成渗透率降低的原因还有径向流的汇集与表皮效应。

虽然我们假设α是一个常数,但实际上它也是压力的函数。在井眼附近的渗透率和油藏渗透率将随着油藏能量的衰竭而改变,该变化将影响对油井进行的试井分析、单井油藏模拟研究和整体的油藏开发部署,因此正确地模拟该机理对石油工程具有重要作用。

在实验室和油田现场已经发现由有效应力和孔隙压力的变化引起的裂缝渗透率的改变相当地显著。虽然“应力敏感性油藏”这个术语已被广泛地应用在各种文献中,但是在所有油藏中都表现出应力敏感性特征。有效应力的大小引起的变形都会使渗透率发生改变,且在不同油藏变化规律还不一致。有效应力是孔隙压力、总应力和毕奥特系数的函数,而地层形变却是岩石弹性和塑性特性的函数。因此最终渗透率的变化是采用解析方程表示,非常复杂,所以通常对所给岩层进行就地条件下的实验估算。

3　实验模拟

设计该实验是用来模拟油藏渗透率(基质、天然裂缝和诱导裂缝渗透率)的降低特性,而该降低性是有效应力增加引起的。实验用的所有岩心样品规格:直径4in(1in=2514mm),长度4～8in 不等。首先测定岩心的基质导流能力,然后用类似巴西人实验方法使整个岩心起缝,从而形成张性裂缝,最后使得岩心断裂成两块。用从已取岩心的地层中选取的天然剪切裂缝来研究剪切裂缝的水力导流能力,它也是有效应力的函数。将两块断裂的岩心拼在一起并用支撑剂加以支撑,以形成支撑剂裂缝。将岩心样品(未经处,、具有张性裂缝、天然剪切裂缝或支撑剂裂缝)置于岩石力学的加载装置里,然后改变岩心围压,就可以在所给的孔隙压力条件下建立起线型流动,以确定所给多孔介质(基质、张性裂缝、剪切裂缝和支撑剂裂缝)的水力导流能力。

4　应力相关性基质的导流能力

实验所选择的样品不能有微裂缝,这样才能更好地确定应力相关性基质的渗透率。用不同的净有效应力组合来测得在每个应力级数下的渗透率。

回顾方程(1)对有效应力的定义,要求给毕奥特系数α赋值。假设α=1,则可以绘制出基质渗透率随有效应力变化的关系曲线,对于同一有效应力可能出现多个渗透率。该结果并不是实验错误,而是一开始的假设(α=1)就是不合理的。

改变α的取值,重新描绘出应力相关性渗透率的函数图像,直至得到有意义、有代表性的趋势线。因为α是应力的函数,所以从第一步开始,就应该在一定范围内改变其值,用推测的α函数来求得不同的应力相关性渗透率。

5　应力相关性张性裂缝的导流能力当油藏压力下降时,油藏弹性驱动将随着有效应力的增加促使天然裂缝闭合,从而降低油藏的产量。在岩石基质介质中发育着天然张性裂缝,而这些裂缝将有助于引导流体向井眼流动。为维持所给配产,随着有效应力的增加,导流能力将会以一定的下降趋势减小。

当油藏衰竭造成的净有效应力增加时,就会引起裂缝弹性闭合。裂缝弹性闭合遵循胡克弹性定律,并由地层的杨氏模量确定:

(5) 裂缝中孔缝的减少也会导致裂缝导流能力的减小。如果假设垂直于裂缝壁面宽度为50ft(1ft= 30148cm)的岩石会促使裂缝的闭合,那么当杨氏模量取3×106p si(1p si=61895kPa)和油藏压力从7000p si降到4000p si时,裂缝的宽度将会降

低0105in ,而裂缝不会由于宽度降低0105in 而闭

合,如果裂缝接触点能够承受足够强的应力就会阻止裂缝的闭合。裂缝粗糙表面的抗压强度将确定其最终导流能力,所以裂缝导流能力的降低主要是由于弹性效应和裂缝粗糙表面的压缩断裂。压缩断裂所产生的岩石颗粒和碎屑也会降低裂缝的导流能力。张性裂缝和剪切裂缝的表面粗糙度各不相同,且张性裂缝的表面粗糙度不会随着构造运动而变化(其导流能力基本上保持不变),而剪切裂缝在构造运动过程中将会产生很高的导流能力。正如前面所解释的一样,引用巴西人的实验使得4in 的岩心样品(图1)在强应力下起缝断裂,而该诱导裂缝代表的就是张性裂缝。所做的裂缝流动实验就是将裂缝渗透率从总的渗透率中分离出来并用下式表示:

K t

A t =K f A f +K ma A ma

(6)

图1　模拟的张性裂缝:上图表示起裂的岩心;下图表示最终的裂缝壁面

6　应力相关性剪切裂缝的导流能力

图2表示具有天然剪切裂缝的岩心与其裂缝壁

面特征。测试天然剪切裂缝导流能力的方法与测试张性裂缝的导流能力的方法相似。

7　应力相关性支撑剂水力裂缝的导流能力

水力加砂压裂主要用来在油层中形成新的裂缝以提高油气井的产能,而支撑剂则是用来保持裂缝在油井的生产期间处于张开状态。用100目的中强度陶粒支撑剂(图3)或30目的中强度的树脂涂层支撑剂(图4)来支撑已断裂的张性裂缝,并在不同的有效限制应力条件下进行岩心流动实验。

结果表明:用30目的的单层树脂涂层支撑剂

支撑起来的裂缝其渗透率降低得很快,

并且当有效闭合压力为4000p si 时也会产生许多的粉砂。这是在对所给油藏进行水力加砂压裂施工设计过程中,

何种地层条件与应选用哪种支撑剂的一个重要判据。

图

2　所取岩心中的天然剪切裂缝:上图表示天然剪切裂缝的整个岩心;下图表示天然剪切裂缝壁面

图3　含有100目支撑剂的张性裂缝

图4　含有30目支撑剂的张性裂缝

图5表示在研究过程中所考虑到的多孔介质组

分的应力相关性渗透率,假设这些组分的各自渗透率初值都一样,并且以同样的速率降低,就可以得

到最佳的油藏开发方案。图6表示不同多孔介质成分的应力相关性导流能力

。

图5　碳酸盐岩地层中不同孔隙介质所表现出的渗透率

裂缝的标准导流能力定义为各孔隙介质的导流能力与初始导流能力的百分比(图6)。100目的中强度陶粒支撑剂裂缝的产能可能会比30目的树脂涂层支撑剂裂缝高得多。因为在闭合压力达到6500p si 时树脂涂层支撑剂会被压碎,所以当有效应力大于7000p si 时,与100目的支撑剂裂缝的导流能力相比较,30目的树脂涂层支撑剂裂缝的导流能力将变得很低。这么高的应力一般不会出现在油藏深部(远离井眼位置),但是在井眼附近可能产生这样高的应力。低浓度的水力加砂压裂在改造致密气藏过程中已取得显著的成效。清水压裂形成支撑剂裂缝,而所用的支撑剂浓度都非常低,一般从015lb/gal (1lb/gal =1191826kg/m 3)到2lb/gal 。如果将一条30目的树脂涂层支撑剂裂缝

置于压碎应力条件下,那么树脂涂层支撑剂就会被压碎而产生大量的碎屑(粉砂),从而裂缝的导流能力也就会降低到100目支撑剂裂缝之下。因此一条100目的支撑剂裂缝对导流能力的改善作用比起一条30目的树脂涂层支撑剂裂缝应该好得多

。

图6　碳酸盐岩地层中不同孔隙介质所表现出的导流能力

分析图7,可以得出结论:加砂支撑天然裂缝(张性裂缝和剪切裂缝)将会改善所研究的应力敏感性油藏的产能。该结论在非应力敏感性油藏并不

一定适用,因为当有效应力小于2000p si 时,剪切裂缝所具有的导流能力比100目的中强度支撑剂裂缝的高

。

图7　碳酸盐岩地层中不同孔隙介质所表现出的标准导流能力

图7表示当孔隙压力降低1000p si 时,天然张性裂缝和剪切裂缝的导流能力就会相应地减小70%。这正好论证了在天然裂缝性油藏的开发早期产量锐减的原因,而且支撑剂裂缝的产能与天然裂缝的相比较,其下降速率显然要缓慢些。

8　数值模拟

数值模拟的方法主要是用来完成以下两个目标:①比较应力相关性渗透率与渗透率常数;②比较100目的支撑剂裂缝、张性裂缝和剪切水力裂缝对导流能力的影响作用。在油藏模拟中需要用到的油藏基本参数:油藏产层的有效厚度为46ft ,油藏的原始压力为7620p si ,原始油藏条件下的渗透率为015mD (1mD =10-3μm 2),裂缝的长度为150ft 。将前面提到的所有具有导流能力的孔隙介质的应力相关性渗透率都应用在该模拟中。在模拟过程中,主要考虑以下两个因素:基质渗透率为常数的单孔隙度油藏和应力相关性基质渗透率。模拟表明:在“油水两相应力”的影响作用下,原始基质渗透率不随油藏压力的降低而变化,而在“单相水应力”的影响作用下,原始基质渗透率将随着油藏压力的降低而降低。仅应力效应就使得采油指数降低50%,并且当油井高速生产时,采油指数会降低更多。

另外3个模拟主要是针对压裂井的,所考虑的水力裂缝的性质与张性裂缝、剪切裂缝和100目的支撑剂裂缝相同。假设这些裂缝的原始导流能力随着油藏压力的降低而保持不变,即为常数。结果发现:与单孔隙度的非压裂井相比,张性裂缝、剪切裂缝和100目的中强陶粒支撑剂裂缝具有明显的优势。100目的中强度陶粒支撑剂裂缝比具有天然剪

切裂缝导流能力的水力裂缝,或者是具有天然张性

裂缝导流能力的水力裂缝对导流能力的增产作用更加明显。该结果表明与天然裂缝性油藏的衰竭式开发相比,在现有天然张性裂缝和剪切裂缝中用100目中强度陶粒支撑剂加以支撑将会使油井获得更大产能。该结论并不能代表所有的情况,因为它主要取决于应力级数和油藏地层的力学特征。在埋深较浅的油藏中,天然裂缝可能表现出无穷大的导流能力,如果用100目的支撑剂加以支撑,反而会降低油藏总的流动效率

。

图8　在应力影响作用下,不同完井方式的采油指数图

在所有的模拟因素中,应力的影响作用变化很大(图8)。由于高应力的影响作用将使张性裂缝对导流能力的影响作用时间持续很短。对岩心进行注水只是为了创造出张性裂缝,并且这种裂缝在油藏开发过程中,随着有效应力的增加将会闭合,而所模拟的剪切裂缝的作用时间却能持续很长。在所有的模拟条件中,100目的中强度陶粒支撑剂裂缝在有应力相关性渗透率的影响下,其作用的时间将优于其他的模拟裂缝。

9　结论

(1)该项研究揭示了在对天然裂缝性油藏的开

发期间,有关应力相关性孔隙弹性效应的现象:基质中的孔隙弹性常数与天然裂缝系统中的孔隙弹性常数有着很大的差别。通过一种新的实验方法来确定这两个不同的孔隙弹性常数。为了合理地预测油藏的动态,将这些常数应用于双孔/双渗油藏模拟中。

(2)在渗透率损失非常严重的高应力或应力敏感性油藏中,怎样保持裂缝处于张开状态是研究的主要任务。在油田开发的早期,用低目数支撑剂来支撑这些裂缝被视为是一种有效的油田开发策略。

(3)在天然裂缝性油藏中,许多油井在开采初期产量较高,但是经过短时间的开采,产量就会出现锐减,这就是所说的“闪电式产量”;这些产量

主要源自裂缝网络,而来自低渗透基质岩石中的流体却以较低的速率渗流出。该研究针对在基质与裂缝介质中出现渗透率降低速率的不同提出了一种新的诠释,而设计此实验目的之一就是试图将基质与裂缝系统中渗透率降低速率调整到一致。

(4)基质、张性裂缝、剪切裂缝对油藏产能的影响作用遵循不同的应力相关性渗透率函数。对于任何油藏模拟研究,都应该认真地确定这些孔隙介质的渗透率函数。

(5)就应力相关性支撑剂裂缝的导流能力的估算,应该在未经任何水力加砂压裂增产措施的高应力油藏中进行。结果表明:被压碎的大支撑剂的导流能力可能比100目的支撑剂差。

(6)在低渗透气藏中,产量的异常损失主要是由原油的凝析现象所致,而该论文就低渗气藏中渗透率的降低提出了另外一种诠释。

(7)该研究可解释为什么在一定条件下采用活

性水压裂有效。在低应力油藏中,张性裂缝在其渗透率变得可忽略之前将会不断促进整个流动系统。另外,水力裂缝可能会比假设具有无限导流能力的天然裂缝对导流的促进作用更加明显。

资料来源于美国《SPE 110973》

(收稿日期　2008211206)

世界旋转钻机数量

北美拉丁美洲

欧洲

中东

非洲

亚太地区

20089

244939899291682521024224031072805925311235239710728059253122143389101279672422009119303819327458238217333748136459242313013589526261236410693498625362236599035782253622396102034377247642367110635173249572448

1158

344

234

233

来源:Baker Hughes 公司

纪常杰摘译自《J PT 》2009年10月

混凝土结构裂缝处理方案

博恩花园四期B区工程砼结构裂缝处理方案编制人：审核人：南京惠智建筑安装工程有限公司 2014年8月26日

目录 1. 编制依据 (1) 2. 工程概况 (1) 3. 混凝土结构裂缝的种类及产生原因分析 (1) 4. 混凝土裂缝监测情况 (2) 5. 裂缝处理措施 (2) 5.1处理原则 (2) 5.2裂缝处理措施 (2) 6.质量检查 (3) 7. 缺陷跟踪处理组织机构 (3) 7.1组织机构人员 (3) 7.2组织机构人员职责 (3) 8. 安全文明施工措施 (3)

混凝土结构裂缝处理方案 1. 编制依据（1）现场情况及材料特性、适用范围。（2）《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002（2011年版）（3）《建筑工程施工及验收规范》（4）本标段各单位工程主体结构施工图纸（5）设计要求及相关规定（6）《房屋裂缝检测及处理规程》CECS （7）参考：《工程事故分析与工程安全》、《混凝土结构裂缝的成因与处理方法》（8）专业检测报告，编号为：LF14-0004、LF14-0005 2. 工程概况博恩花园四期B区工程惠智项目部对结构施工完成的混凝土结构进行检查自验，发现主楼部分主体混凝土结构顶板存在有结构裂缝现象，针对目前已经发现的混凝土结构裂缝的处理方法以及预防后续施工中出现类似状况，特编制本方案。 3. 混凝土结构裂缝的种类及产生原因分析按照裂缝产生的原因，裂缝主要可分为：荷载引起的裂缝、收缩引起的裂缝、地基变形引起的裂缝、钢筋腐蚀引起的裂缝、冻胀引起的裂缝、施工材料质量引起的裂缝以及混凝土浇筑过程存在问题引起的裂缝。根据本工程已完结构的施工时间以及目前存在裂缝的形式分析，本标段裂缝的产生主要受混凝土养护时间、拆模时间、干缩及外部荷载等因素的影响，其又可分为干缩裂缝、外力裂缝。（1）干缩裂缝干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。此种裂缝一般发生在混凝土养护的时间内或者混凝土浇筑完毕后的一周左右。由于受拆模时间、温度变化等因素的影响洒水养护很难保证混凝土内外水分蒸发程度相同从而导致裂缝出现；下部结构中混凝土强度较大，为追求强度水泥用量大，强度高等也可能造成收缩裂缝。混凝土干缩裂缝还与混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。（2）外力裂缝

我所认识的应力应变关系

我所认识的应力应变关系应力应变都是物体受到外界载荷产生的响应。物体由于受到外界载荷后，在物体内部各部分之间要产生互相之间的力的作用，由于受到力的作用就会产生相应的变形；或者由于变形引起相应的力的作用。则一定材料的物体其产生的应力和应变也必然存在一定的关系。一应力-应变关系影响本构关系的因素有很多，例如材料、环境、加载类型（载荷、温度）、加载速度（动载荷、静载荷）等，当然，本构关系有很多类型，包括弹性、塑性、粘弹性、粘塑性、各向同性、各向异性本构关系，那么首先来叙述一下简单情况本构关系，所谓简单情况就是六个应力分量x y xy yz zx σσστττ、、z 、、、只有一个不为零，六个应变分量x y xy yz zx εεεγγγ、、z 、、、只有一个自由变化，应力应变关系图1-1。图1-1 应力应变关系图图中OA 为线弹性阶段，AB 为非线弹性阶段，故OB 为初始弹性阶段，C 点位初始屈服点，()s σ+为初始屈服应力，CBA 为弹性阶段卸载，这一阶段中E σε=，初始弹性阶段结束之后，应力继续增大，进入塑性阶段，CDE 为强化阶段，应变强化硬化，EF 为颈缩阶段，应变弱化软化。如果在进入塑性阶段卸载后再加载，

例如在D 点卸载至零，应力应变关系自D 点沿'DO 到达'O 点，且'DO ∥OA ，其中'O O 为塑性应变p ε，DG 为弹性应变e ε，总应变为它们之和。此后再继续加载，应力应变关系沿ODEF 变化，D 点为后继屈服点，OD 为后继弹性阶段，()'s σ+为后继屈服应力，值得一提的是初始屈服点只有一个，而后继屈服点有无数个（由加载历史决定）。若在卸除全部载荷后反向加载，弹性阶段'COC ，()()s s σσ+-=，而在强化阶段'DOD ，()()s s σσ+->，称为Bauschinger 效应。从上述分析得出材料弹塑性行为有一定的特殊性，主要表现在：弹性应力应变关系是线性，且是单值对应关系，而塑性应力应变关系是非线性的非单值对应。因为通常情况下物体不仅仅处于简单应力状态，那么复杂应力状态下应力应变关系又如何呢？如果我们将材料性质理想化即假设材料是连续的、均匀的、各向同性的，忽略T 、t 的影响，忽略净水压力对塑性变形的影响，可以将应力应变关系归结为不同的类型，包括理想线弹性模型、理想刚塑性模型、线性强化刚塑性模型、理想弹塑性模型、线性强化弹塑性模型、幂强化模型、等向强化模型、随动强化模型。各种材料的应力应变关系图如下图所示：理想线弹性模型理想刚塑性模型

真实应力-真实应变曲线的测定

真实应力-真实应变曲线的测定一、实验目的 1、学会真实应力-真实应变曲线的实验测定和绘制 2、加深对真实应力-真实应变曲线的物理意义的认识二、实验内容真实应力-真实应变曲线反映了试样随塑性变形程度增加而流动应力不断上升，因而它又称为硬化曲线。主要与材料的化学成份、组织结构、变形温度、变形速度等因素有关。现在我们把一些影响因素固定下来，既定室温条件下拉伸退火的中碳钢材料标准试样，由拉力传感器行程仪及有关仪器记录下拉力-行程曲线。实测瞬间时载荷下试验的瞬间直径。特别注意缩颈开始的载荷及形成，缩颈后断面瞬时直径的测量，然后计算真实应力-真实应变曲线。 σ真＝f（ε）＝B·εn 三、试样器材及设备 1、60吨万能材料试验机 2、拉力传感器 3、位移传感器 4、Y6D-2动态应变仪 5、X-Y函数记录仪 6、游标卡尺、千分卡尺 7、中碳钢试样四、推荐的原始数据记录表格五、实验报告内容除了通常的要求（目的，过程……）外，还要求以下内容： 1、硬化曲线的绘制 (1)从实测的P瞬、d瞬作出第一类硬化曲线（σ-ε） (2)由工程应力应变曲线换算出真实应力-真实应变曲线 (3)求出材料常数B值和n值，根据B值作出真实应力-真实应变近似理论硬化

曲线。 2、把真实应力-真实应变曲线与近似理论曲线比较，求出最大误差值。 3、实验体会六、实验预习思考题 1、什么是硬化曲线？硬化曲线有何用途？ 2、真实应力-真实应变曲线和工程应力应变曲线的相互换算。 3、怎样测定硬化曲线？测量中的主要误差是什么？怎样尽量减少误差？附：真实应力-真实应变曲线的计算机数据处理一、目的初步掌握实验数据的线性回归方法，进一步熟悉计算机的操作和应用。二、内容一般材料的真实应力-真实应变都是呈指数型，即σ=B εn 。如把方程的二边取对数： ln σ＝lnB+nln ε，令 y ＝ln σ；a ＝lnB ；x ＝ln ε 则上式可写成y ＝a+bx 成为一线性方程。在真实应力-真实应变曲线试验过程中，一般可得到许多σ和ε的数据，经换算后，既有许多的y 和x 值，在众多的数值中如何合理的确定a 和b 值使大多数实验数据都在线上，这可用最小二乘法来处理。已知有测量点σ1，σ2……σk ，ε1，ε2……εk ，既有y 1y 2y 3……y k ，x 1x 2x 3……x k ，把这些数据代入回归后的线性方程y ＝a+bx 中去，必将产生误差△v 。 △v 1＝a+bx 1-y 1 △v 2＝a+bx 2-y 2 · · · △v k ＝a+bx k -y k 即 △V i ＝a+bx i -y i 我们回归得直线应满足 ∑△V ︱i 2 ,最小 △ V ︱i 2 =a 2+b 2 x ︱i 2+y ︱i 2 +2abx i -2ay i -2bx i y i ∑△V ︱i 2 = ka 2+b 2∑x i x i +∑y i y i +2ab ∑x i -2a ∑y i -2b ∑x i y i

ABAQUS 真实应力和真实应变定义塑性

在 ABAQUS 中必须用真实应力和真实应变定义塑性.ABAQUS 需要这些值并对应地在输入文件中解释这些数据。然而，大多数实验数据常常是用名义应力和名义应变值给出的。这时，必须应用公式将塑性材料的名义应力（变）转为真实应力（变）。考虑塑性变形的不可压缩性，真实应力与名义应力间的关系为： l A = lA ，当前面积与原始面积的关系为： A = A 0 l 0 将A 的定义代入到真实应力的定义式中，得到： F = A 其中也可以写为1+ nom 。 l 0 这样就给出了真实应力和名义应力、名义应变之间的关系： =nom (1+nom ) 真实应变和名义应变间的关系很少用到，名义应变推导如下：上式各加 1，然后求自然对数，就得到了二者的关系： =ln （1+nom ） ABAQUS 中的*PLASTIC 选项定义了大部分金属的后屈服特性。ABAQUS 用连接给定数据点的一系列直线来逼近材料光滑的应力－应变曲线。可以用任意多的数据点来逼近实际的材料性质;所以，有可能非常逼真地模拟材料的真实性质。在*PLASTIC 选项中的数据将材料的真实屈服应力定义为真实塑性应变的函数。选项的第一个数据定义材料的初始屈服应力，因此，塑性应变值应该为零。在用来定义塑性性能的材料实验数据中，提供的应变不仅包含材料的塑性应变，而是包括材料的总体应变。所以必须将总体应变分解为弹性和塑性应变分量。弹性应变等于真实应力与杨氏模量的比值，从总体应变中减去弹性应变，就得到了塑性应变，其关系为： pl = t -el =t -/E 其中pl 是真实塑性应变，t 是总体真实应变，el 是真实弹性应变。 Fl A l 0 nom l - l 0 l l 0l 0

应力与应变关系

一、应力与应变 1、应力在连续介质力学里，应力定义为单位面积所承受的作用力。通常的术语“应力”实际上是一个叫做“应力张量” (stress tensor)的二阶张量。概略地说，应力描述了连续介质内部之间通过力（而且是通过近距离接触作用力）进行相互作用的强度。具体说，如果我们把连续介质用一张假想的光滑曲面把它一分为二，那么被分开的这两部分就会透过这张曲面相互施加作用力。很显然，即使在保持连续介质的物理状态不变的前提下，这种作用力也会因为假想曲面的不同而不同，所以，必须用一个不依赖于假想曲面的物理量来描述连续介质内部的相互作用的状态。对于连续介质来说，担当此任的就是应力张量，简称为应力。 2、应变应变在力学中定义为一微小材料元素承受应力时所产生的单位长度变形量。因此是一个无量纲的物理量。在直杆模型中，除了长度方向由长度改变量除以原长而得“线形变”，另外，还定义了压缩时以截面边长（或直径）改变量除以原边长（或直径）而得的“横向应变”。对大多数材料，横向应变的绝对值约为线应变的绝对值的三分之一至四分之一，二者之比的绝对值称作“泊松系数”。 3、本构关系应力与应变的关系我们叫本构关系（物理方程）。E σε=（应力=弹性模量*应变） 4、许用应力（allowable stress ）机械设计或工程结构设计中允许零件或构件承受的最大应力值。要判定零件或构件受载后的工作应力过高或过低，需要预先确定一个衡量的标准，这个标准就是许用应力。凡是零件或构件中的工作应力不超过许用应力时，这个零件或构件在运转中是安全的，否则就是不安全的。许用应力等于考虑各种影响因素后经适当修正的材料的失效应力除以安全系数。失效应力为：静强度设计中用屈服极限（yield limit ）或强度极限（strength limit ）；疲劳强度设计中用疲劳极限（fatigue limit ）。 5、许用应力、失效应力及安全系数之间关系塑性材料（大多数结构钢和铝合金）以屈服极限为基准，除以安全系数后得许用应力，即[]()/ 1.5~2.5s n n σσ==。（许用应力=屈服极限/安全系数）脆性材料（铸铁和高强钢）以强度极限为基准，除以安全系数后得许用应力，即[]()/2~5b n n σσ==。（许用应力=强度极限/安全系数）表3机床静力学分析结果总结

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施【毕业论文,绝对精品】(2)

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施袁建辉

内容摘要裂缝是钢筋混凝土结构中常见的一种作用效应，混凝土结构裂缝是建筑界最常见的、较难避免的现象，裂缝重则危及结构安全,轻则影响房屋的正常使用及混凝土的寿命。本文从不同角度对裂缝进行了分类，并分析了混凝土裂缝的成因及预防措施和处理技术。对在施工期如何进行混凝土裂缝控制的研究和实践有一定的指导意义。关键词：混凝土结构；裂缝；分类；预防措施；处理技术

目录内容摘要 ........................................................................................................................... I 引言 . (1) 1 绪言 (1) 2 混凝土裂缝的分类及成因 (2) 2.1 混凝土结构裂缝的分类 (2) 2.1.1 按裂缝的成因分类 (2) 2.1.2 按裂缝产生的时间分类 (3) 2.1.3 按裂缝的形状分类 (5) 2.1.4 按裂缝的发展状态分类 (5) 2.2 混凝土裂缝的产生原因 (5) 2.2.1 收缩裂缝的产生原因分析 (6) 2.2.2 温度裂缝的产生原因分析 (7) 2.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析 (7) 3 混凝土裂缝的预防措施及处理技术 (9) 3.1 混凝土结构裂缝的预防措施 (9) 3.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施 (9) 3.1.2温度裂缝的预防措施 (10) 3.1.3 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施 (10) 3.2 混凝土结构裂缝的处理技术 (11) 3.2.1 表面封闭法 (12) 3.2.2 灌浆、嵌缝封堵法 (13) 3.2.3 结构加固法及混凝土置换法 (14) 4 工程实例分析 (20) 5 结论与展望 (22) 参考文献 (23)

应力应变关系

1.应力物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力，同截面相切的称为剪应力或切应力。应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。方法是：将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。另外，有一些仪器是通过光谱，膜片等原理设计的。应力的单位：应力的单位是Pa，简称帕（这是为了纪念法国科学家帕斯卡Blaise· pascal而命名的），即牛顿/平方米（N/ ㎡）。 2.应变物体在受到外力作用下会产生一定的变形，变形的程度称应变。应变有正应变（线应变），切应变（角应变）及体应变。正应变公式为，式中l是变形的前长度，Δl是其变形后的伸长量。应变单位：应变是形变量与原来尺寸的比值，用ε表示，即ε=ΔL/L，无量纲，常用百分数表示。 3.弹性模量一般地讲，对弹性体施加一个外界作用，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。又称杨氏模量，弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体弹性变形难易程度的表征，用E表示。定义为理想材料有小

真实应力—应变曲线拉伸实验精选文档

真实应力—应变曲线拉伸实验精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

实验一真实应力—应变曲线拉伸实验一、实验目的 1、理解真实应力—应变曲线的意义，并修正真实应力—应变曲线。 2、计算硬化常数B 和硬化指数n ，列出指数函数关系式n S Be =。 3、验证缩颈开始条件。二、基本原理 1、绘制真实应力—应变曲线对低碳钢试样进行拉伸实验得到的拉伸图，纵坐标表示试样载荷，横坐标表示试样标距的伸长。经过转化，可得到拉伸时的条件应力—应变曲线。在条件应力—应变曲线中得到的应力是用载荷除以试样拉伸前的横截面积，而在拉伸变形过程中，试样的截面尺寸不断变化，因此条件应力—应变曲线不能真实的反映瞬时应力和应变关系。需要绘制真实应力—应变曲线。在拉伸实验中，条件应力用σ表示，条件应变（工程应变）用ε表示，分别用式(1)和(2)计算。 A F = σ (1) 式中，σ为条件应力；F 为施加在试样上的载荷；0A 为试样拉伸前的横截面积。 000 l l l l l ε-?= = (2) 式中，ε为工程应变；l 为试样拉伸后的长度；0l 为试样拉伸前的长度。真实应力用S 表示，真实应变用∈表示，分别用式(3)和(4)计算。 )1()1(0εσε+=+==A F A F S (3) 式中，S 为真实应力；F 为施加在试样上的载荷；0A 为试样拉伸前的横截面积；σ为条件应力； ε为工程应变。 )1(ε+=n l e (4) 式中，e 为真实应变；ε为工程应变。由式(1)和(2)可知，只要测出施加在试样上的载荷以及拉伸前的横截面积，可以计算出条件应力和工程应变；根据式(3)和(4)，就可以计算出真实应力和真实应变。测出几组不同的数据，就可以绘制真实应力应变曲线。

混凝土结构裂缝渗漏原因及处理方法

混凝土结构裂缝渗漏原因及处理方法 1概述在当今的整个社会的建设中，不论什么样的建筑，都是采用钢筋混凝土结构，因为该建筑材料价廉物美，施工方便，承载力大，可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎。在我国不论是城市或在农村，钢筋混凝土的应用面可以说是无处不在。但是，从近代科学关于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。而对出现裂缝后，就要分析哪些裂缝是有害裂缝，哪些是无害裂缝，经分析后，对有害裂缝的形成原因和如何处理，这是本文所提出的关键所在。 2 国内外对混凝土裂缝控制的要求从目前的情况看，设计上对混凝土裂缝有一定范围。从我国的“混凝土结构设计规范(GBJ10—891’，表3．3．4规定看，其裂缝宽度在不同的环境下，不同的混凝土结构物其裂缝的宽度也有所不同的控制标准，允许裂缝宽度为 0.2 、0.3mm。而从国外的情况看，不同的国家对混凝土构筑物的裂缝宽度也有不同的规定。 3 混凝土构筑物裂缝的种类及渗、漏原因混凝土渗、漏的主要原因是在其拌合物在浇灌振捣过程中漏振和振捣不密实而产生的毛细孔隙或蜂窝状，在外部水压力的作用下，导致渗、漏现象。同时，由于设计的原因，如结构的造型尺寸、受力情况、构造等因素考虑不周，也会造成混凝土结构的渗、漏现象。从以往的实际情况看，混凝土的裂缝大致可分为以下几种： (1)混凝土拌合物凝结前的沉降裂缝及干缩裂缝； (2)混凝土温度应力裂缝； (3)混凝土自应力裂缝； (4)混凝土受外力及荷重影响裂缝。从实际情况来看，地下混凝土工程结构的涌、渗漏情况可分为以下几个方面，笔者予以分别介绍。 3．1混凝土拌合物沉降裂缝这种裂缝的发生，往往是采用大流动性混凝土拌合物时而发生的裂缝，大家知道，大流动性混凝土拌合物在混凝土初凝前，混凝土拌合物中的粗骨料始终处于一种自由体，虽然经过振动器械进行了振动，内部的孔隙也基本排除，但在混凝土内部的粗骨料本身在自身质量的作用下缓慢下沉，若是素混凝土，内部的下沉是均匀的，在混凝土硬化过程中，表面的裂缝一般均为旌工人员在操作过程中所留下的脚窝因用素浆找平后而形成的，因为这些裂缝是素浆在硬化时产生的收缩f干裂)裂缝；但是只要在混凝土初凝时予以压光即可解决。另外一方面是钢筋混凝土，在混凝土没有达到初凝前，其内部的粗骨料继续处于下沉状态，而混凝土沿着钢筋的下方继续下沉，由于在钢筋的作用下，钢筋上面的混凝土被钢筋的支护，在钢筋上表面沿着钢筋的走向产生裂缝，这种裂缝的深度一般只达到钢筋表面为止。 3.2早期混凝土干缩裂缝这种裂缝一般出现在混凝土较薄的结构；如现浇楼板混凝土、道路混凝土、地坪等混凝土，在结构断面~<300mm、混凝土坍落度>100mm时，最容易发生此种

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施毕业论文

浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施毕业论文目录第1章绪论 (3) 第2章混凝土裂缝产生的原因 (4) 2.1混凝土施工造成的裂缝 (4) 2.2混凝土本身原因造成的裂缝 (5) 2.3混凝土外界因素造成的裂缝 (6) 第3章混凝土裂缝的控制措施 (7) 3.1塑性收缩裂缝的预防措施 (7) 3.2干缩收缩裂缝的预防措施 (7) 3.3沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施 (8) 3.4混凝土结构设计方面的控制措施 (8) 3.5混凝土施工方面的控制措施 (9) 3.6混凝土施工温度方面的控制措施 (11) 3.7原材料及施工配合比方面的控制措施 (12) 第4章混凝土裂缝控制案例 (14) 4.1工程概况 (14) 4.2裂缝的出现部位和表现形式 (14) 4.3裂缝产生的原因及危害 (14) 4.4裂缝的处理措施 (15) 4.5裂缝的防治措施 (15) 第5章结束语 (17) 第6章致谢 (18) 参考文献 (19)

第1章绪论建筑物钢筋混凝土结构已普遍应用到很多领域，伴随着商品混凝土的推广，建筑楼面出现裂缝的机率在增加，日益受到社会人士关注。混凝土结构裂缝在我们施工过程中都可能产生，为了降低混凝土有害裂缝出现的概率，为了确保工程质量符合国家规要求，在工程施工中应尽可能采取必要的技术和施工措施来控制裂缝的出现，使我们所施工的混凝土结构裂缝的数量和宽度尽量减少到国家规要求以。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水以及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。裂缝是钢筋混凝土结构中常见的一种作用效应，混凝土结构裂缝是建筑界最常见的、较难避免的现象，裂缝重则危及结构安全,轻则影响房屋的正常使用及混凝土的寿命。楼面结构出现裂缝原因复杂，有材料、温度变化等原因，也有设计、施工、使用等方面问题。混凝土工程中材料的特性决定了结构较易产生裂缝，从实践中来看施工中混凝土出现裂缝的概率也是很大的，相当一部分裂缝对建筑物的受力及正常使用无太大的危害，但裂缝的存在会影响到建筑物的整体性、耐久性，会对钢筋产生腐蚀，是受力使用期应力集中的隐患，应当尽量在各方面给予重视。混凝土裂缝是混凝土类结构领域存在的质量通病，特别是大体积混凝土裂缝，多年以来一直困扰着大批工程设计及技术管理人员；如何预防和控制混凝土裂缝？是目前迫切需要解决的一道技术难题。本文结合的现场施工经验，并参考大量文献资料，分析了混凝土裂缝产生的原因，并提出了防治对策和控制措施。

真实应力应变

真实应力=工程应力*（1+工程应变）真实应变=Ln（1+工程应变）这是现行的通用做法，应该是不会出问题的。不过用此法时推导真实应力的过程中假设结构体积不变，俺觉得是有问题的，如果考虑体积变化，则真实应力为：真实应力/工程应力=(1 + 工程应变)/(1 +工程应变- 2 工程应变* 泊松比) 或者：真实应力/工程应力=1/(1 - 工程应变* 泊松比)^2 后两者很相近，且比上述做法要低不少。请您仔细读以下说明： Run ROR's Keygen, Use the serial number for installation, Write down the Registration ID, After installation, Copy the "orglab.lic" file to "C:\Program Files\OriginLab\OriginPro75\FLEXlm". Start OriginPro, When ask for registration, Select I'm already registered. Enter the Registration ID. OK! 解压程序包后，注意crack 这个东东～～备用。 1. 运行注册机，用生成的sn 安装软件，next 2. 记下您相应sn 的ID 以备后用(sn 和id 应该是相互对应滴一组～～) 3. 安装完成后先不运行程序，把orglab.lic 这个文件复制到您的程序安装目录下(不一定是c 盘) X:\program files \ originlab \ originpro75 \ FLEXLM 文件夹下 4. 然后起动程序，按照要求输入刚记下的ID →就应该ok 了吧～～如果不行可能是其他原因，您要是能抓一些问题出现时的图片更有助于问题的解决！当然，仍安装不上也可能是您的程序或系统或其他问题。 Luck！安装搜狗输入法，在哪个键盘符号上点右键，点第二项，希腊字母里面去选就是了 αβγδεδεζηθικλμνπξζηυθχψω ΑΒΓΓΔΕΖΘΗΚ∧ΜΝΞΟ∏Ρ∑ΤΥΦΦΧΨ абвгде?жзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя

混凝土结构裂缝的防治措施(新编版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改混凝土结构裂缝的防治措施(新编版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

混凝土结构裂缝的防治措施(新编版) 严格控制混凝土材料的选用。水泥应选用水化热较低的水泥，严禁使用安全性不合格的水泥。粗骨料宜选用表面粗糙，质地坚硬的石料。级配良好，空隙率小，无碱性反映，有害物质及粘土含量不超过规定。细骨料宜用颗粒较粗，空隙较小，含泥量较低的中砂。外掺料宜采用减水剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减小收缩。科学控制混凝土的配料。配合比的设计，应采用低水灰比，低用水量，以减少混凝土的收缩。严禁随意增加水泥用量。严格控制钢筋的配置。钢筋的配置要严格按图纸要求施工。钢筋的品种、规格、数量的改变，代用必须考虑对构件抗裂性能的影响，并经过按要求的报批。保护层过大或过小，都可能导致混凝土开裂、裂缝；钢筋间距过大，容易引起钢筋之间的混凝土开裂。

模板工程要严格按规格操作。模板构造要合理，防止模板各构件间的变形不同，而导致混凝士裂缝，模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大而造成开合，合理掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不受损坏或造成开裂，但也不能太晚，不要错过混凝土水化热峰值。也不要错过最佳养护介入时机。严格控制混凝土浇筑工艺。严格掌握水灰比，混凝土极限拉伸值随水灰比增大而降低，并且混凝土强度降低，收缩增大。加强振捣，改善混凝土的密实性。混凝土浇筑时要防止出现离析现象，振捣应均匀适度。加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下，更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难，或者不能保证其充分湿润时，应及时采用覆盖保温材料等有效办法。设计构造要科学合理。控制建筑物的长高比，长高比越小，整体刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强，合理地调整个部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀。

真实应力应变与工程应力应变—区别、换算

真实应力应变与工程应力应变工程应力和真实应力有什么区别？首先请看这张图: 这里面的Stress和Strain就是指的工程应力和工程应变，满足这个关系：

但实际上，从前一张图上就可以看出，拉伸变形是有颈缩的，因此单纯的比例关系意义是不大的，因而由此绘出的图也可能给人带来一些容易产生误解的信息，比如让人误认为过了M点金属材料本身的性能会下降。但其实我们可以看到，在断口处A（这个面积才代表真正的受应力面）是非常小的，因而材料的真实强度时上升了的（是指单位体积或者单位面积上的，不是结构上的）。因而真实应力被定义了出来：这个是真实应力，其中Ai是代表性区域（cross-sectional area，是这么翻的吧？）前面的例子中是颈缩区截面积。然后就可以根据某些数学方法推出真实应变：

但具体怎么推的别问我，因为我也不知道…… 但这两个式子在使用上还是不那么直接，因而我们引入体积不变条件Aili＝A 0l0然后可以得到：和但似乎只有在颈缩刚刚开始的阶段这两个式子才成立。下面这张图是真实应力应变和工程应力引力应变的对照图：其中的Corrected是指的考虑了颈缩区域复杂应力状态后作的修正。 3.6 真实应力－应变曲线

单向均匀拉伸或压缩实验是反映材料力学行为的基本实验。流动应力（又称真实应力）——数值上等于试样瞬间横断面上的实际应力，它是金属塑性加工变形抗力的指标。一.基于拉伸实验确定真实应力－应变曲线 1.标称应力－应变曲线室温下的静力拉伸实验是在万能材料试验机上以小于的应变速率下进行的。标称应力－应变曲线不能真实地发映材料在塑性变形阶段的力学特征。 2.真实应力－应变曲线 A.真实应力－应变曲线分类分三类： Ⅰ．Y －ε； Ⅱ．Y －ψ； Ⅲ．Y －∈； B.第三类真实应力－应变曲线的确定方法步骤如下： Ⅰ．求出屈服点σs（一般略去弹性变形）式中P s——材料开始屈服时的载荷，由实验机载荷刻度盘上读出； A o——试样原始横截面面积。 Ⅱ．找出均匀塑性变形阶段各瞬间的真实应力Y和对数应变Ε

混凝土结构裂缝检测与处理

混凝土结构裂缝检测与处理混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，是相当普遍的现象。钢筋混凝土结构受力机制和大量实践经验都说明：混凝土结构的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征。但过宽的裂缝在外观上，给人们以不安全感；在质量上，不符合耐久性要求，且结构的破坏和倒塌是从裂缝的扩展开始。裂缝产生的原因很多，但归纳起来就两大类：第一类：由荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝。其裂缝与荷载有关，预示结构承载力可能不足或存在问题；第二类：由变形引起的裂缝，也称非结构性裂缝。如温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等因素引起的变形，当变形得不到满足，在结构内部产生自应力，当此应力超过混凝土允许的拉应力时，混凝土就会出现裂缝。裂缝出现后，变形得到满足或部分满足，应力发生松弛，结构刚度下降。根据调查资料表明，两类裂缝中，变形引起的裂缝占主导，约占总裂缝的80％，其中包括变形与荷载共同作用，但以变形为主引起的裂缝；荷载引起的裂缝约在20％，其中包括变形与荷载共同作用，但以荷载为主引起的裂缝[3]。裂缝原因分析是为了弄清裂缝成因、性质和危害，为裂缝的处理提供依据。裂缝检测的目的是查明裂缝的分布特征、宽度、深度及发展情况，为裂缝的分析和后续处理提供依据。裂缝检测应测定结构裂缝的分布位置和裂缝走向，并对需要观测的裂缝统一编号。如裂缝仍在发展，则每次裂缝分布特征描述应标明检测时间，便于分析裂缝变化趋势。裂缝宽度沿其长度方向一般是不均匀的，宽度观测位置每条裂缝至少两处，一处应在裂缝的最宽处，另一处应在裂缝的末端。测量裂缝宽度常用工具是裂缝比对卡和读数显微镜。裂缝比对卡上面有粗细不等并标注有宽度的平行线条，将其覆盖于裂缝上，可比较出裂缝的宽度；读数显微镜是配有刻度和游标的光学透镜，从镜中看到的是放大的裂缝，通过调节游标读出裂缝宽度。如裂缝仍在发展，裂缝宽度值上应标明检测时间，便于分析裂缝变化。裂缝深度沿其长度方向一般也是不均匀的，检测一般只针对裂缝宽度最大处。裂缝深度检测有凿开法和超声波法。采用凿开法，先用医用针管吸入红墨水，从缝口注入，然后局部凿开裂缝，测定红墨水深入深度即为裂缝深度。该方法由于是局部破损检测，不便于大面积使用，且适用裂缝深度也有一定限制，不适用于深度较大的裂缝。超声波法由于是无损检测，且对裂缝深度没有限制，有着广泛的应用。超声波检测裂缝深度有三种方法：单面平测法、双面斜测法、钻孔对测法[5]。单面平测法适用于裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度不大于500mm的构件；双面斜测法适用于裂缝部位具有两个相互平行的测试表面的构件；钻孔对测

应力应变关系

应力应变关系我所认识的应力应变关系一在前面两章的分别学习了关于应力与应变的学习，第三章的本构关系讲述了应力与应变的关系从而构成了弹塑性力学的本构关系。在单向应力状态下，理想的弹塑性材料的应力应变关系及其简单满足胡克定律即 ,E ,,XX 在三维应力状态下需要9个分量，即应力应变需要9个分量，于是可以把单向应力应变关系推广到三维应力状态，及推广到广义的胡克定律本式应该是91个应变分量单由于切应力互等定理，此时后面的三个应力与式中的切应力想等即现在剩余36个应变分量。 (1)具有一个弹性对称面的线弹性体的应力应变公式如下

(2)正交各向异性弹性体的弹塑性体公式如下 (3)各向同性弹性体的本构方程各向同性弹性体在弹性状态下，主应力方向与主应变方向重合容易证明。在主应变空间里，由于应变主轴与应力主轴重合，各向同性弹性体体内任意一点的应力和应变之间满足: ,,,,,，，CCCxxyz111213 ,,,,,，，CCCyxyz212223 ,,,,,，，CCCzxyz313233 (2-3) ,,,,,,yyxzxz对的影响与对以及对的影响是相同的，即有 ,CCC==,CC=CC=,y112233x12132123z;和对的影响相同，即，同理有和CC=3132等，则可统一写为: CCCa==,112233 CCCCCCb=====,122113312332 (2-4) 所以在主应变空间里，各向同性弹性体独立的弹性常数只有2个。在任意的坐标系中，同样可以证明弹性体独立的弹性参数只有2个。广义胡可定律如下式 ,,xy1,,,,,,,,,,，[()]xy,xxyz,2GE,,,,1,yz, ,,，[()],,,,,,,,yzyyxz 2GE,,

真应力-真应变曲线

真应力-真应变曲线(true stress-logarithmic strain curves) 表征塑性变形抗力随变形程度增加而变化的图形，又称硬化曲线。它定量地描述了塑性变形过程中加工硬化增长的趋势，是金属塑性加工中计算变形力和分析变形体应力-应变分布情况的基本力学性能数据。硬化曲线的纵坐标为真应力，横坐标为真应变。试验时某瞬间载荷与该瞬间试件承力面积之比称真应力(或真抗力，即真实塑性变形抗力)。硬化曲线可用拉伸、扭转或压缩的方法来确定，其中应用较广的为拉伸法。根据表示变形程度的公式不同，用拉伸图计算所得硬化曲线有3种，如图1所示。第1种是S-δ曲线，表示真应力与延伸率之间的关系。第2种是S-φ曲线，是真应力与断面收缩率的关系曲线。第3种是S-ε曲线，是真应力与对数变形之间的关系曲线。由于φ与ε的变化范围为0～1，所以第2、3种硬化曲线可直观地看出变形程度的大小，使用时较为方便。 S-δ曲线的制作先作圆柱试件拉伸试验获取拉伸图(拉力P与试件绝对仲长Δl的关系图)，如图2a所示。然后按下述方法计算出曲线上各点的真应力S和对应的断面收缩率φ，根据所获数据绘制S-φ曲线，如图2b所示。

按式(4)与(6)可求出试件出现细颈前的那段曲线，因为该曲线的变形沿试件长度上是均匀的，符合体积不变条件。当拉伸力达最大时，变形迅速集中并形成细颈，细颈部位受三向拉仲应力作用而逐渐变小，最终发生破断。由于形成细颈后变形发展得极不均匀，每瞬间参加变形的体积不知，故不能用公式计算这个阶段中曲线上任意点处的应力与应变；实用中只能按细颈中断口部位面积F f及断裂时的拉伸力P f来算出断点处的真实断裂应力S K及真实断裂应变φK，然后将该点与出现细颈前所算出的点，用光滑曲线联结即可组成一条完整的曲线(图2b)。

真实应力—应变曲线拉伸实验

实验一真实应力—应变曲线拉伸实验一、实验目的 1、理解真实应力—应变曲线的意义，并修正真实应力—应变曲线。 2、计算硬化常数B 和硬化指数n ，列出指数函数关系式n S Be =。 3、验证缩颈开始条件。二、基本原理 1、绘制真实应力—应变曲线对低碳钢试样进行拉伸实验得到的拉伸图，纵坐标表示试样载荷，横坐标表示试样标距的伸长。经过转化，可得到拉伸时的条件应力—应变曲线。在条件应力—应变曲线中得到的应力是用载荷除以试样拉伸前的横截面积，而在拉伸变形过程中，试样的截面尺寸不断变化，因此条件应力—应变曲线不能真实的反映瞬时应力和应变关系。需要绘制真实应力 —应变曲线。在拉伸实验中，条件应力用σ表示，条件应变（工程应变）用ε表示，分别用式(1)和(2)计算。 A F = σ (1) 式中，σ为条件应力；F 为施加在试样上的载荷；0A 为试样拉伸前的横截面积。 000 l l l l l ε-?= = (2) 式中，ε为工程应变；l 为试样拉伸后的长度；0l 为试样拉伸前的长度。真实应力用S 表示，真实应变用∈表示，分别用式(3)和(4)计算。 )1()1(0 εσε+=+== A F A F S (3) 式中，S 为真实应力；F 为施加在试样上的载荷；0A 为试样拉伸前的横截面积；σ为条件应力； ε为工程应变。 )1(ε+=n l e (4) 式中，e 为真实应变；ε为工程应变。由式(1)和(2)可知，只要测出施加在试样上的载荷以及拉伸前的横截面积，可以计算出条件应力和工程应变；根据式(3)和(4)，就可以计算出真实应力和真实应变。测出几组不同的数据，就可以绘制真实应力应变曲线。 2、修正真实应力—应变曲线在拉伸实验中，当产生缩颈后，颈部应力状态由单向变为三向拉应力状态，产生形状硬化，使应力发生变化。为此，必须修正真实应力—应变曲线。修正公式如下：

混凝土结构裂缝成因及预防措施

混凝土结构裂缝成因及预防措施学校名称：学生姓名：学生学号：班级：

摘要混凝土在施工过程中会不同程度、不同形式的出现裂缝，这是一个相当普遍和常见的现象，并且在大体积混凝土施工中表现尤为突出，这些裂缝会影响到混凝土工程的整体性和耐久性。如何在施工中预防和控制大体积混凝土裂缝，成为工程建设长期困扰的一个技术难题，值得我们不断的探索和提高。引起裂缝的原因是多方面的, 有的是地基不均匀沉陷引起裂缝, 有的是混凝土温度应力变化引起裂缝, 混凝土早期养护不到位, 支模不稳定, 原材料的质量问题, 混凝土的干缩变形, 水灰比的选择等, 都可能使混凝土施工出现裂缝。为保证混凝土施工质量要求, 预防混凝土施工裂缝发生, 通过分析混凝土施工裂缝的成因, 提出应对混凝土施工裂缝的有效措施, 对提高混凝土施工技术及其可能引起的混凝土施工效应, 具有较为重要的价值。关键词: 混凝土; 施工裂缝; 裂缝原因; 成因控制质量控制管理 1 温度裂缝 1.1 产生的原因和特征水泥水化过程中产生大量的热量，从而使混凝土内部温度升高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃左右。如果没有降温措

施或浇筑温度过高，混凝土内部温度高达80～90℃的情况也时有发生。由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3～5d，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度低，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。温度应力和温差成正比，温度越大，温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时，就会产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。总而言之, 温度应力是引起混凝土施工裂缝的主要原因。应严格控制施工期间混凝土的温度应力变化, 以达到从根本上控制和预防混凝土施工裂缝的发生。１．２温度裂缝的控制措施混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用

真实应力—应变曲线拉伸实验

实验一真实应力—应变曲线拉伸实验一、实验目的 1、理解真实应力—应变曲线的意义，并修正真实应力—应变曲线。 2、计算硬化常数B 和硬化指数n ，列出指数函数关系式n S Be =。 3、验证缩颈开始条件。二、基本原理 1、绘制真实应力—应变曲线对低碳钢试样进行拉伸实验得到的拉伸图，纵坐标表示试样载荷，横坐标表示试样标距的伸长。经过转化，可得到拉伸时的条件应力—应变曲线。在条件应力—应变曲线中得到的应力是用载荷除以试样拉伸前的横截面积，而在拉伸变形过程中，试样的截面尺寸不断变化，因此条件应力—应变曲线不能真实的反映瞬时应力和应变关系。需要绘制真实应力 —应变曲线。在拉伸实验中，条件应力用σ表示，条件应变（工程应变）用ε表示，分别用式(1)和(2)计算。 A F = σ (1) 式中，σ为条件应力；F 为施加在试样上的载荷；0A 为试样拉伸前的横截面积。 00 l l l l l ε-?= = (2) 式中，ε为工程应变；l 为试样拉伸后的长度；0l 为试样拉伸前的长度。真实应力用S 表示，真实应变用∈表示，分别用式(3)和(4)计算。 )1()1(0 εσε+=+= = A F A F S (3) 式中，S 为真实应力；F 为施加在试样上的载荷；0A 为试样拉伸前的横截面积；σ为条件应力； ε为工程应变。 )1(ε+=n l e (4) 式中，e 为真实应变；ε为工程应变。由式(1)和(2)可知，只要测出施加在试样上的载荷以及拉伸前的横截面积，可以计算出条件应力和工程应变；根据式(3)和(4)，就可以计算出真实应力和真实应变。测出几组不同的数据，就可以绘制真实应力应变曲线。 2、修正真实应力—应变曲线在拉伸实验中，当产生缩颈后，颈部应力状态由单向变为三向拉应力状态，产生形状硬化，使应力发生变化。为此，必须修正真实应力—应变曲线。修正公式如下：