利用落锤冲击试验设备对石英砂岩进行循环冲击加载, 在0.3～0.6 m各冲击高度下均选取3个试样, 每个试样进行8次循环冲击, 应变率分别选取为26.33 s-1、29.7 s-1、32.03 s-1和35.17 s-1, 研究中应变率下石英砂岩受循环冲击加载下的力学性能。通过对试验数据进行分析总结, 讨论循环加载次数对石英砂岩动态抗压强度、弹性模量和能量效率的影响以及中应变率下石英砂岩的破坏过程。结果表明：不同中应变率条件下, 第8次循环冲击加载作用下试件的动态抗压强度均较第一次循环冲击减小约13 MPa, 抵抗变形能力减弱, 同时弹性模量明显降低, 试件动态抗压强度与弹性模量表现出正向相关关系; 从能量角度研究, 在8次循环冲击加载后, 试样耗散能、能量效率、单位体积耗散能均有提高, 其中在冲击能为70.27 J效果最为明显, 岩石耗散能提高6 J、能量效率提高8.8%、单位体积耗散能增幅50%; 从破碎分形角度进行研究, 中应变率下岩石破碎形态有劈裂破坏、边缘崩落破坏、块状破坏和粉碎破坏, 当应变率由26.33 s-1增大至35.17 s-1时, 试样碎块块度平均粒径特征值由24.49 mm减小到21.15 mm; 分形维数由1.07增加至1.75, 岩石分形维数呈线性增大趋势。

为探究砂浆-混凝土接缝界面动态受压力学性能, 设计混凝土、砂浆以及砂浆-混凝土接缝界面三种不同试件, 应用液压伺服试验机和霍普金森杆(SHPB)对试件静动态力学性能展开试验研究, 由试验获取不同拼接缝工况下试件破坏形态和力学特征参数。同时, 利用CT扫描技术, 分析了三种不同试样的动态增强效果, 并从细观层面揭示了其作用机理。结果表明: 在静态作用下, 接缝试件整体抗压强度处于砂浆试件与混凝土试件之间; 在动态作用下, 三种不同试件抗压强度随着应变率提高逐步增加, 混凝土对应变率有更强的敏感性, 砂浆的敏感性最弱。相较于混凝土试件, 砂浆和砂浆-混凝土接缝试件受压破坏后的完整性显著提升; 利用试验数据并基于欧洲混凝土委员会提出的CEB公式优化得到适用于三种不同材料的动态提高因子(DIF)与应变率数学模型, 该模型具有较好的适用性。

实际工程中，岩石往往是在冲击荷载作用下发生拉伸破坏，与其在静态荷载作用下展现的力学性质会有明显区别，因此有必要对岩石的动态拉伸力学性能展开研究。首先使用SHPB装置对花岗岩试件进行不同冲击速度下的巴西劈裂试验，研究了高应变率下花岗岩的动态抗拉强度、破坏模式及应力波形曲线。同时基于HJC损伤模型利用LS-DYNA软件对动态劈裂试验进行了数值模拟，并与相近冲击速度下的室内试验结果进行对比，验证了HJC模型对于动态劈裂试验的适用性。结果表明：随着冲击速度的增加，花岗岩动态抗拉强度逐渐增大并与应变率近似为线性相关，破坏裂纹由I型向Y型转变。波形曲线幅值均随应变率增大而增大，其中入、反射波形逐渐趋于矩形，透射波波形由“W”形向“V”形转变。数值模拟下曲线波形及幅值与试验结果近似，在较低和较高冲击速度下，动态抗拉强度差值小于10%。研究结果表明HJC模型对于花岗岩动态劈裂拉伸试验的模拟在较低和较高冲击速度下适用。研究结果可以为今后动态拉伸试验有限元分析的模型选择提供参考。

为了研究低温下泡沫混凝土的动态力学性能，采用100 mm的铝制分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同温度下泡沫混凝土试件进行冲击压缩试验，得到了不同温度、应变率下的泡沫混凝土的应力应变曲线、能量参数、破碎形态等。结果表明：当应变率在62.59 s-1以下时，泡沫混凝土应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段；当应变率超过62.59 s-1时，其应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、局部失稳、应力平台、破坏阶段；常温、0 ℃、-10 ℃、-20 ℃和-30 ℃下，泡沫混凝土的动态抗压强度以及吸收能在对应的应变率分界点前表现出显著的应变率效应，但超出该分界点后，应变率效应便不再明显；泡沫混凝土的动态峰值抗压强度与吸收能随温度的降低而提高，但峰值应变随温度降低而降低；泡沫混凝土冲击破碎后的块度随着温度的降低逐渐变大。在低温环境下泡沫混凝土的抗动载设计中，对于泡沫混凝土的峰值抗压强度、吸收能，应优先考虑温度效应的影响，而对于其峰值应变，应优先考虑应变率效应。

湿筛混凝土通常用来代替由于骨料粒径较大而不便开展物理试验的水工全级配混凝土。为了研究加载速率对湿筛混凝土力学性能及破坏形态的影响, 从细观角度出发, 运用颗粒流离散元软件PFC2D建立湿筛二级配混凝土细观数值试件, 根据拟静态单轴压缩(应变速率10-5 s-1)试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒之间、粗骨料颗粒之间及砂浆颗粒与粗骨料颗粒接触面之间的细观参数, 进而开展应变速率为10-4 s-1、10-3 s-1、10-2s-1的动态加载并进行动态力学性能及破坏形态的数值模拟和机理分析。结果表明, 不同应变速率下试件的应力-应变曲线形状相近, 峰值应力随着应变速率的增加而增大, 增长率为7.3%～37.9%, 峰值应力处应变增大幅度不大。试件破坏形态与物理试验现象吻合较好, 随着应变速率的增加, 裂缝数量不断增加, 裂缝分布趋于均匀, 裂缝数量增长率平均为峰值应力增长率的4.2倍。此外, 随着应变速率的增加, 数值试件内部的颗粒接触力的不均匀程度有所降低, 这表明动态强度的增长与混凝土内部受力的不均匀程度有关。

机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响, 通过四点弯曲试验, 分析不同应变率(10-5~10-1 s-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律, 并观察断口纤维的微观形貌, 总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明: PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势; 与峰值强度相比, 应变率对PFAPC残余强度影响较小, 但随应变率增大总体呈上升趋势; 与极限抗弯挠度相比, 峰值挠度随应变率的增加波动上升; 聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式; PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量, 呈现出一定的延性破坏特征, 具有良好的弯曲韧性。

对四种橡胶体积掺量(0%、5%、10%、20%)的级配良好橡胶混凝土开展单轴抗压试验, 对力学性能和破坏形态方面进行分析, 得到了橡胶混凝土综合性能最优时的橡胶掺量, 进而对最优掺量组进行不同应变率下的单轴压缩试验, 并分析了不同应变率下橡胶混凝土的能量特性。试验结果表明, 橡胶混凝土表现为裂而不散的类延性破坏, 而非普通混凝土的脆性破坏。随着橡胶掺量的增加, 抗压强度大幅降低, 但变形能力得到增强, 在掺量为10%时, 橡胶混凝土的抗压强度达标, 变形能力最好。橡胶混凝土受压时能量演化和转化过程是输入能先大量转化为弹性能并储存; 接着耗散能转化率开始增加, 使试件表面产生大量微裂纹; 最后弹性能快速释放, 耗散能转化率占比明显提高, 从而导致试件整体破坏。另外随着应变率增大, 橡胶混凝土的抗压强度和初始弹性模量明显提高, 而峰值应变降低, 同时输入总能量、弹性能与耗散能均呈现上升趋势, 其中弹性能增加更明显。

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能, 本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验, 分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加, 橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势, 橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势, 但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10-5/s增加至3.3×10-3/s时, 橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时, 承受应变速率为3.3×10-5/s、3.3×10-4/s和3.3×10-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%; 橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加, 整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型, 并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。

The brittle–ductile transition (BDT) widely exists in the manufacturing with extremely small deformation scale, thermally assisted machining, and high-speed machining. This paper reviews the BDT in extreme manufacturing. The factors affecting the BDT in extreme manufacturing are analyzed, including the deformation scale and deformation temperature induced brittle-to-ductile transition, and the reverse transition induced by grain size and strain rate. A discussion is arranged to explore the mechanisms of BDT and how to improve the machinability based on the BDT. It is proposed that the mutual transition between brittleness and ductility results from the competition between the occurrence of plastic deformation and the propagation of cracks. The brittleness or ductility of machined material should benefit a specific manufacturing process, which can be regulated by the deformation scale, deformation temperature and machining speed.

Material embrittlement is often encountered in machining, heat treatment, hydrogen and lowtemperature conditions among which machining is strain-rate related. More strain-rate evoked embrittlement is expected in material loading processes, such as in high-speed machining and projectile penetration. In order to understand the fundamental mechanisms of the strain-rate evoked material embrittlement, this study is concerned with the material responses to loading at high strain-rates. It then explores the strain-rate evoked material embrittlement and fragmentation during high strain-rate loading processes and evaluates various empirical and physical models from different researchers for the assessment of the material embrittlement. The study proposes strain-rate sensitivity for the characterization of material embrittlement and the concept of the pseudo embrittlement for material responses to very high strain-rates. A discussion section is arranged to explore the underlying mechanisms of the strain-rate evoked material embrittlement and fragmentation based on dislocation kinetics.