冲击荷载下混凝土损伤裂纹的分形实验

采用分离式Hopkinson压杆实验装置,对混凝土材料在冲击荷载下的动态单轴压应力极限值及裂纹分形维数值进行了研究.依据盒维数计算原理,设计了基于Matlab的数字图像盒维数计算程式,建立了一种数字图像盒维数简易算法.实验结果表明,冲击荷载条件下,混凝土表面裂纹具有很好的分形特性,分维是表征混凝土破坏程度的一个定量参数,并用分形维数对混凝土试块的单轴动态抗压强度极限值和应变率进行定量描述,拟合了试块动态单轴压应力极限值与其对应的分形维数的定量关系.为探索混凝土表面裂纹图形的分形特征与其承受的动荷载之间的内在规律,提供了一条新的研究思路.     

高温作用下高强度混凝土力学性能及分形维数试验研究

为了研究不同温度作用下高强度混凝土的力学性能弱化机理,对不同温度作用下的混凝土进行了单轴压缩试验,并结合单轴压缩作用下不同温度混凝土的分形维数,分析了高温对混凝土的损伤程度.结果表明:(1)随着温度的升高,高强混凝土的抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐增大,弹性模量逐渐减小;(2)随着温度升高,高强混凝土的分形维数逐渐增大,破坏程度越来越严重;(3)200℃时,高强度混凝土脱去自由水导致强度降低,400℃时,高强度混凝土内部结合水脱离导致抗压强度降低,600℃时,高强度混凝土内部骨料之间产生滑移导致抗压强度降低,800℃时,高强度混凝土疏松,内部损伤严重导致抗压强度降低.     

普通混凝土断口分形维数测定与影响因素研究

配制了不同系列的混凝土试样,测试28 d抗压强度和弯曲强度,通过高分辨率数码相机对三点弯曲试样断口进行图像记录,对图像进行处理后采用小岛法进行分形维数值的测量,发现混凝土断口分维值具有相对稳定性.断口分形维数与混凝土强度和混凝土配方存在线性相关性.断口分维值与混凝土28d抗压强度、最大石子粒径呈正相关,与外加剂添加量呈负相关.同时,断口分维值受图像处理过程和处理方法的影响.混凝土断裂后的断裂表面是具有统计自相似性质的分形结构,可以采用分数维来定量描述其断面的特征.     

组成材料对混凝土早期塑性开裂分形特征的影响

目的应用分形几何理论,探索了混凝土早期塑性开裂的分形特征,为定量描述混凝土早期塑性开裂提供有力的工具.方法试验采用平板约束法,对多种因素（水泥用量、砂率、硅灰掺量、粉煤灰掺量）下混凝土早期塑性开裂进行跟踪测试,并计算了各因素下混凝土塑性开裂的分形维数,探索了各因素对分形维数的影响.结果水泥用量的增加、砂率的增大及硅灰掺量的增加都会使裂缝的分形维数增加,裂缝复杂化趋势加剧;粉煤灰掺量的增加减小了裂缝的分形维数,裂缝复杂化趋势减缓.结论水泥用量、砂率、硅灰掺量、粉煤灰掺量影响着塑性裂缝分形特征的变化,并且与6 h时开裂总长度、最大裂缝宽度的变化规律一致;应用分形理论分析评价混凝土早期塑性开裂特征是十分有效的.     

基于声发射和分形的钢筋混凝土受剪梁损伤

通过5根不同剪跨比和不同配箍率的钢筋混凝土梁受剪破坏试验,运用声发射检测技术和分形理论对混凝土梁细观和宏观损伤演化过程进行研究.根据梁受剪破坏过程中产生的声发射信号的能量和振铃计数等参数以及裂纹分形特征,定量分析了混凝土梁受剪损伤演化过程.试验结果表明:声发射振铃计数和能量随损伤程度呈三阶段变化,累计振铃计数和累计能量以及裂纹分形维数随荷载水平的增大而增大,增速随剪跨比的增大而增大,随配箍率的增大而减小,证明声发射参数可作为损伤程度的评价指标.通过建立累计声发射能量和荷载水平的相关关系,推导出了受剪梁损伤演化模型,并将损伤程度与梁表面裂纹分形维数建立相关关系,得到了混凝土梁受剪损伤评估方程,可为实际工程中受剪梁损伤评估提供参考.     

分形几何理论在混凝土研究中的应用

将分形几何引入到混凝土研究领域，对混凝土的受压损伤破坏过程和骨料所表现出来的分形现象进行了分析．通过对混凝土裂缝和骨料分形研究，提出了一种定性描述混凝土破坏过程的方法，根据分形原理导出混凝土断裂能和裂缝分数维以及混凝土骨料分形维数和级配的关系。     

煤的裂隙结构分形特征与分形渗流模型研究

利用工业CT扫描实验系统对煤样进行了无损扫描,获取了煤样内部裂隙结构的发育程度与分布特征;基于分形理论计盒维数法的计算原理与煤样CT二维断面图的图像数据,利用MATLAB软件计算了煤样裂隙结构的二维分形维数,结合二维分形维数与三维分形维数之间的理论关系,得到了煤样裂隙结构的三维分形维数,分析了分形维数与煤样内部裂隙结构发育程度之间的关系;在此基础上,结合渗流理论,建立了煤的分形渗流模型.研究结果表明:分形维数可有效反映煤样内部裂隙结构的发育程度,分形维数越大,裂隙越发育;所建的分形渗流模型是准确合理的,可用于预测煤的渗透性.研究结果可为煤层瓦斯抽采和煤矿安全生产提供理论支撑.     

混凝土损伤裂纹的二维数字图像盒维数算法

依据盒维数算法思想及数字图像存储原理,探讨了数字图像像素矩阵与图形之间的关系以及如何通过图像二值化获取分形曲线图形.研究了分形维数的计算方法,给出了一种基于Matlab计算功能的二维数字图像盒维数的简捷算法.按照这种方法能够方便的求解冲击荷载下混凝土试件表面裂纹的盒维数,具有很好的实用性,为探索混凝土表面裂纹图形的分形特征与其承受的动荷载之间的内在规律,奠定了基础.     

基于低温液氮吸附实验的变形煤孔隙分布及其分形特征

选择平顶山十二矿和焦作中马村矿不同煤体结构的肥煤和无烟煤进行低温液氮吸附实验,分析研究变形煤的孔隙特征及其分形特征.研究表明,过渡孔和微孔是煤层气吸附发生的主要场所,其中微孔起着重要作用;分形维数反映了煤的煤化程度,即分形维数越大、煤化程度越深;分形维数表征孔容按孔径大小变化的分布特征,且分形维数与孔容含量有较好的相关关系.     

聚丙烯纤维混凝土早期塑性开裂特征及分形评价

目的研究了聚丙烯纤维对混凝土塑性开裂特征的影响,为改善混凝土塑性开裂提供理论依据.方法采用平板约束法,研究不同掺量、不同长度的聚丙烯纤维对混凝土塑性开裂特征的影响,并应用分形理论,计算了聚丙烯纤维混凝土塑性开裂的分形维数.结果聚丙烯纤维的掺入阻碍了裂缝的产生和发展,且随着体积掺量的增加、长度的增长阻裂效果增强;裂缝分形维数的发展随着纤维掺量的增加、长度的增长而减缓,裂缝复杂化程度减缓.结论聚丙烯纤维能有效地延缓裂缝的产生和发展;应用分形理论分析评价混凝土早期塑性开裂特征是十分有效的.