早龄期混凝土三点弯曲试验梁断裂的数值分析

应用大型通用有限元软件ABAQUS,对于强度为C30、龄期为1、2、7、28 d的混凝土三点弯曲梁断裂试验分别进行了数值模拟. 有限元计算采用裂缝带模型理论,利用三点弯曲相关试验参数由曲线拟合所得到的双线性拉伸软化曲线,用模拟出的荷载 裂缝开口张开位移曲线（P δm）与试验曲线做了对比,同时将不同龄期的P-δm曲线、荷载 位移曲线（P-Δ）进行了比较,证实了试验结果与数值模拟结果的正确性. 应用线弹性断裂力学方法,结合数值模拟结果,求解出临界裂纹尖端张开位移、临界应力强度因子这两个重要参数,并与双参数模型试验结果进行了对比,得到了满意的结果.     

基于水泥水化的混凝土碳化深度预测模型

为了准确预测混凝土碳化深度的时变演化规律,基于周期性边界条件,本文提出了改进的水泥水化数值分析模型。引入中心水泥颗粒的未水化水泥层、水化产物层和空气层的受干扰程度3个参数量化表征了水化过程中水泥颗粒之间的干扰效应,考虑水泥矿物组分、水灰比、粒径分布对水泥水化进程的影响,分析了水泥水化度、孔隙率、水化产物随龄期的发展变化规律。结合Papadakis的混凝土碳化深度预测模型,提出了基于水泥水化的混凝土碳化深度预测方法。采用标准碳化试验方法对本文提出的模型进行了验证,试验研究表明模型预测结果与试验结果吻合良好,本文提出的混凝土碳化深度预测模型对研究混凝土耐久性具有重要意义。     

混凝土多边形骨料分布的数值模拟方法

在细观层次上将混凝士看成是由骨料和砂浆基体组成的两相复合材料,讨论了混凝土力学性能的计算机模拟方法.按照骨料级配曲线和面积百分比,生成各种尺寸的骨料颗粒.应用蒙特卡洛方法将所生成的骨料分布到混凝土截面上.模拟结果表明,所生成的骨料分布图案与实际骨料分布十分相像.     

混凝土梁破坏过程声发射特性试验研究

研究了混凝土三点弯曲梁破坏过程的声发射(AE)特性。结果表明,混凝土梁在三点弯曲受载过程中声发射试验较好的监测了混凝土梁断裂破坏的全过程;在三点弯曲状态下,混凝土梁声发射信号参数经历可以分为4个阶段:初始压密阶段、稳定扩展阶段、起裂阶段和断裂破坏阶段;得到了三点弯曲梁受载过程中声发射损伤定位随时间的变化经历图。     

早龄期粉煤灰混凝土损伤特性的试验研究

本文对早期龄粉煤灰混凝土的抗压强度，劈裂强度，弹性模量以及粉煤灰混凝土不受力阶段的损伤度等进行了试验研究和理论分析。     

基于损伤的钢筋混凝土锈胀开裂模型

基于混凝土的各向异性损伤,建立考虑钢筋、腐蚀产物、混凝土三者不同力学性能的钢筋锈胀导致保护层开裂的数学模型。模型考虑了腐蚀产物对钢筋混凝土界面区的孔隙和混凝土开裂裂缝的填充效应,采用非线性分析算法,预测了开裂过程中混凝土构件的应变与位移以及混凝土保护层开裂时间。最后将模型预测值与试验结果进行对比,结果表明:当混凝土出现裂缝之后,混凝土产生软化、腐蚀产物对裂缝进行填充,从而使混凝土环向拉应变的增长速率减缓;在选定钢筋的型号、直径以及混凝土强度之后,可通过增大保护层厚度来减小钢筋锈胀开裂的风险。     

早龄期混凝土软化关系的数值分析

为得到合适的早龄期混凝土软化曲线,更好地研究混凝土早期性能,以早龄期混凝土基本力学性能试验及断裂性能试验为基础,借助有限元软件ABAQUS对早龄期混凝土I型开裂进行了数值模拟. 通过对混凝土3点弯曲梁断裂过程数值模拟结果与试验结果的分析,总结了双线性软化曲线模型与非线性软化曲线模型的优缺点,并在此基础上提出一种新的软化曲线模型--混合型软化曲线模型. 数值计算结果与试验结果表明,混合型软化曲线模型可以准确地描述混凝土的开裂软化行为,分析混凝土的断裂性能.
     

等效龄期法在混凝土早龄期温度裂缝控制中的应用

为了分析评估早龄期混凝土的温度应力及开裂风险,基于Arrhenius方程,采用等效龄期方法预测了温度和龄期对混凝土基本力学性能发展的影响规律,并推导了基于等效放热速率函数的混凝土温度场定解方程,结合有限元理论与增量法求解了混凝土温度应力并对混凝土早期温度开裂风险做了分析.研究表明,等效龄期方法不仅可以很好地预测混凝土基本力学性能（抗压强度、抗拉强度）在参考温度下随龄期的发展,结合有限元软件ANSYS,采用等效龄期方法也可以有效地预测并控制混凝土结构的早期温度开裂现象.     

混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究

为了更好地预测混凝土抗开裂性能,研究了混凝土特征拉应变随时间的变化规律。通过弯拉试验方法,研究水泥强度等级与掺加纤维对混凝土1～180 d各龄期的初裂拉应变和极限拉应变的影响,分析初裂拉应变与弯拉强度和静力受压弹性模量比值的关系,建立了极限拉应变随龄期发展的关系式,提出最终极限拉应变与特征龄期的概念。试验结果表明,混凝土的初裂拉应变与混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值具有良好的线性关系,混凝土极限拉应变随时间成负指数增长,提高水泥强度等级与掺加纤维均可以提高混凝土最终极限拉应变,但提高幅度并不显著,相对而言,以特征龄期来评价混凝土抗裂性能更加重要。     

混凝土的尺寸效应

本文讨论了Bazant所提出的二种混凝土强度尺寸效应律基于能量释放的尺寸效应律和统一的尺寸效应律.通过比较分析得出结论,对混凝土结构而言,基于能量释放的尺寸效应律更为适用.