A multiphase mesostructure mechanics approach to the study of the fracture-damage behavior of concrete

A multiphase mesostructure mechanical model is proposed to study the deformation and failure process of concrete considering its heterogeneity at the meso scopic level.Herein,concrete is taken as a type of three-component composite material composed of mortar matrix,aggregates and interfaces on the meso-scale.First,an efficient approach to the disposition of aggregates of concrete and a state matrix method to generate mesh coordinates for aggregates are proposed.Secondly,based on the nonlinear continuum dam...     

A multiphase mesostructure mechanics approach to the study of the fracture-damage behavior of concrete

A multiphase mesostructure mechanical model is proposed to study the deformation and failure process of concrete considering its heterogeneity at the meso scopic level. Herein, concrete is taken as a type of three-component composite material composed of mortar matrix, aggregates and interfaces on the meso-scale. First, an efficient approach to the disposition of aggregates of concrete and a state matrix method to generate mesh coordinates for aggregates are proposed. Secondly, based on the nonlinear continuum damage mechanics, a meso-scale finite element model is presented with damage softening stress-strain relationship for describing the mechanical behavior of different components of concrete. In this method, heterogeneities of each component in the concrete are considered by assuming the material properties of three components conform to the Weibull distribution law. Finally, based on this multiphase meso-mechanics model, a simulation analysis of fracture behavior of a rock-fill concrete (RFC) beam is accomplished. The study includes experimental tests for determining basic mechanical parameters of three components of RFC and four-point flexural beam tests for verification of the model. It is preliminarily shown that the numerical model is applicable to studying failure mechanisms and process of concrete type material.

     

基于CT图像的混凝土细观结构边缘检测技术

根据CT图像成像的特征以及图像边缘检测的原理,采用Laplacian方法、Canny方法、Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法等多种方法分别对CT图像进行了边缘检测．从边缘检测的效果来看,采用Laplacian方法、Canny方法在边缘连续性和完整性上要优于Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法．将Canny方法检测到的边缘进行修正,效果较为理想,在此基础上,通过矢量化处理后导入到有限元软件中,得到了混凝土真实细观结构的有限元网格．研究表明,采用这种方法能有效地提升数值混凝土有限元计算模型的真实性,从而使数值计算成果与物理力学试验成果相吻合．     

基于CT图像的混凝土细观结构边缘检测技术

根据CT图像成像的特征以及图像边缘检测的原理,采用Laplacian方法、Canny方法、Roberts方法、Pre-witt方法、Sobel方法等多种方法分别对CT图像进行了边缘检测.从边缘检测的效果来看,采用Laplacian方法、Canny方法在边缘连续性和完整性上要优于Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法.将Canny方法检测到的边缘进行修正,效果较为理想,在此基础上,通过矢量化处理后导入到有限元软件中,得到了混凝土真实细观结构的有限元网格.研究表明,采用这种方法能有效地提升数值混凝土有限元计算模型的真实性,从而使数值计算成果与物理力学试验成果相吻合.     

型钢混凝土异形柱的力学特性研究

从结构的边界条件人手,利用经典力学原理,分析了不同边界条件异形柱的力学特性,结果表明:异形柱截面不对称,即使在单向弯矩作用下,两端铰接以及一端固接一端铰接的异形柱也会产生双偏压特性,而两端固接的异形柱则是产生单偏压现象.并对"悬臂柱式"和"建研式"加载的异形柱低周反复荷载试验现象给予了理论上的分析和诠释;设计相关试验对理论分析结果进行试验验证,得出以下主要结论:"建研式"加载的低周反复荷载试验是对框架结构中异形柱力学性能的合理模拟,框架结构中异形柱的力学性能是单偏压特性以及滞回曲线对称,其破坏主要由承载力薄弱一侧的上下端部控制.     

配筋混凝土小砌块剪力墙承载力试验研究

为了研究配筋混凝土小砌块剪力墙承载力性能,设计了两组共18片不同高宽比的墙片,并采用不同的纵向和水平配筋,所有墙片在恒定的垂直菏载下进行水平循环菏载试验,试验主要研究墙片的高宽比、配筋数量和轴向压力大小对承载力及破坏特征的影响,抗弯和抗剪承载力分析采用相应基本假定,计算值与试验值吻合较好。     

混凝土多孔砖砌体力学性能试验研究

通过对采用不同强度等级的混凝土多孔砖及不同强度等级砂浆砌筑试件的试验，研究了混凝土多孔砖砌体的轴心抗压、双面抗剪及弯曲抗拉的力学性能和破坏特征．分析了混凝土多孔砖替代粘土烧结砖作为新型建筑材料的可行性，并对混凝土多孔砖在设计及施工中可能出现的问题进行了讨论．     

聚丙烯纤维对水泥冷再生材料力学及收缩性能影响研究

选用聚丙烯粗纤维(PPTF)和普通聚丙烯单丝纤维(PP-Fiber)作为水泥稳定冷再生基层材料的外掺剂,对外掺2种聚丙烯纤维和未掺加纤维的水泥冷再生3种类型材料进行强度、刚度力学实验及干缩、温缩特性试验,发现纤维的加入使水泥冷再生复合材料的强度先降低后升高,同时显著提高其韧性;纤维的加入还能有效改善材料的干缩抗裂性能和抗温度收缩性能,且聚丙烯粗纤维(PPTF)的抗缩裂改善效果优于普通聚丙烯单丝纤维(PP-Fiber),指出在水泥稳定冷再生基层材料中掺入聚丙烯粗纤维(PPTF)的最佳掺量应为0.1%～0.15%。     

改善新老混凝土界面粘结性能的措施研究

通过16组共48个100mm×100mm×100mm四种纤维混凝土与既有混凝土粘结的立方体试件劈拉试验,研究了新混凝土中纤维种类、纤维掺量对粘结试件劈拉性能的影响。结果表明各种纤维的加入总体上均有利于新老混凝土粘结性能的提高。效果最佳的是碳纳米管,其次是聚丙烯腈纤维,然后是玄武岩纤维和钢纤维。然后通过64组共192个100mm×100mm×100mm纤维增强聚合物改性混凝土与既有混凝土粘结的立方体试件劈拉试验,研究了新混凝土中纤维种类、纤维与聚合物掺量组合对粘结试件劈拉性能的影响。苯丙乳液的复合掺入总体上可进一步提高新老混凝土的粘结劈拉强度。各种纤维与苯丙乳液复掺时,均存在一个苯丙乳液掺量的最佳值。     

泡沫混凝土保温板力学与热工性能实验研究

泡沫混凝土保温板具有良好的耐火性能、保温隔热性能。本文针对掺合料粉煤灰和硅灰的用量,制备压缩和导热系数测试试件,通过系列实验,绘制了该板材的应力应变曲线,得出了压缩和拉伸弹性模量,分析了不同掺合料掺量对导热系数的影响,得出了泡沫混凝土保温板抗压强度和导热系数随时间、配合比、水侵蚀软化等的影响因素,在粉煤灰和硅灰掺量占水泥用量的5%和25%时,抗压强度适中,导热系数满足要求,优选配合比的泡沫混凝土保温板90天龄期抗压强度在0.491MPa～0.641MPa之间,弹性模量在24.55MPa～39.05MPa之间,复现性较好。     

损伤力学在混凝土强度分析中的应用

把损伤力学用于混凝土的强度分析,论述了混凝土材料强度的概率统计特性。在此基础上定义了一种新的损伤变量,运用损伤变量的概念,结合菜学理论,定量的探讨了混凝土强度的尺寸效应,结合经典莫尔强度理论破坏准则,利用损伤力学理论分析了约束混凝土在三向应力状态下的本构关系,给出其计算表达式。     

部分包裹混凝土偏心受压短柱受力性能试验研究

为了合理地建立部分包裹混凝土偏心受压柱的强度计算方法,对8根部分包裹混凝土偏心受压短柱的受力性能进行了试验研究.试验在5 000 Kn试验机上进行,主要测量了型钢、箍筋和混凝土的纵向应变,试件的裂缝发展过程,试件跨中的荷载一挠度曲线及试件的极限承载力.试件的主要参数为含钢率、荷载作用的偏心距和配箍率.试验结果表明,随着初始偏心距的增大,偏心受压柱的承载力降低;随着含钢率和配箍率的提高,偏心受压柱的承载能力提高有限.含钢率和配箍率是影响柱子延性的主要因素.     

生态纤维混凝土的收缩性能试验研究

高性能混凝土低水胶比和掺加矿物掺合料的特点使得混凝土收缩加剧并且引起早期裂缝问题.采用粉煤灰和硅灰作为纤维混凝土的掺合料,通过混凝土配合比的正交试验,利用极差和方差分析,研究了水胶比、砂率、硅灰掺量、生态纤维掺量和粉煤灰掺量对混凝土7,28 d抗压强度的影响.分析了粉煤灰采用超量取代的方法对混凝土的影响.在保证混凝土抗压强度的基础上,优选混凝土配合比,进行混凝土干燥收缩试验.试验结果表明,生态纤维对混凝土强度影响不明显,与矿物掺合料复掺可显著抑制混凝土的干燥收缩.     

型钢与混凝土的粘结性能研究

对11个型钢与混凝土试件的粘结性能进行了试验研究.分析了型钢与混凝土的粘结机理和粘结破坏特征,给出了型钢翼缘和腹板处的粘结应力分布模式.     

钢骨混凝土梁中钢骨与混凝土间粘结性能的试验研究

在5根不同构造措施（蜂窝，焊接箍筋，支座加劲肋）的钢骨混凝土梁抗弯试验的基础上，分析了构造措施对钢骨与混凝土间粘结性能的影响，供有关理论研究和工程设计参考。     

提高《结构力学》课程教学效果的方法实践

通过多年的<结构力学>教学实践,在影响线、图乘法、剪力图绘制、合理拱轴 线、温度变化下结构变形及内力等章节课堂讲解中分别引用了"吹气法"、找规律、"沿力 走"、形象比喻、定性分析等具体的方法实例,总结出了提兴趣、找规律、培养定性分析能 力、掌握基本概念激发创新思维、在概念基础上简化解题等提高<结构力学>教学效果的方法,结合多媒体课件的运用,取得了良好的教学效果.     

钢管混凝土构件受力性能数值研究

分别以钢管混凝土三维有限元法和纤维单元法的应力-应变关系推导出了适于梁单元的应力-应变关系。以这两种方法得到钢管混凝土应力-应变关系,应用于梁单元法进行数值计算,分别对工程中最常出现的钢管混凝土轴压构件及偏压构件进行了计算,并将计算结果与已有的试验结果进行了比较。结果表明:以纤维单元法得到梁单元应力-应变关系在进行钢管混凝土构件数值分析时能取得理想的结果;以三维有限元法得到梁单元应力-应变关系,应用于方截面钢管混凝土构件时计算结果理想,而应用于圆截面钢管混凝土构件时与实验结果相比偏差较大。     

小型混凝土空心砌块房屋抗震性能试验研究

为了研究在7度地震区建造10层小型混凝土空心砌块房屋的可行性，对一幢按1／4缩尺比例建造的10层房屋模型进行了振动台激振试验，获得了模型结构在激振作用下的动力反应、破坏特征和倒塌机制。研究结果表明：采用芯柱与构造柱结合的小型混凝土空心砌块在7度地震区建造10层房屋是完全可行的。     

[研究生论坛]预制装配式混凝土墙板螺栓连接抗剪性能试验研究

为研究预制装配式混凝土墙板螺栓连接的抗剪性能,通过对4个采用装配式螺栓连接的预制墙板结构试件进行单向反复加载试验,获得了试件的滞回曲线、骨架曲线、特征荷载与位移,在此基础上对装配式螺栓连接的刚度退化情况以及延性指标进行了计算和分析。研究结果表明：装配式螺栓连接具有良好的承载力、刚度及耗能能力,是一种可靠的干连接方式;通过对薄弱部位进行箍筋加密和增加螺栓的个数,能显著提高装配式螺栓连接的抗剪性能。     

客户购买行为的双变量多层贝叶斯预测模型研究

现有客户购买行为预测模型无法兼顾购买行为随机性、异质性及变量相关性的特征.单变量多层贝叶斯统计模型虽然解决了随机性、异质性问题,然而仍然忽略客户购买间隔与购买金额之间的相关性.双变量多层贝叶斯模型假设客户购买间隔和金额服从联合对数正态分布,借助"正态-Wishart"共轭先验分布族对后验近似标准分布进行推导,利用马尔科夫链蒙特卡洛模拟方法中的吉布斯抽样和梅托普利斯海斯丁算法估计参数.模型不仅满足变量相关性特点,提高了客户购买行为预测的准确性,正态性假设还能对客户购买行为的波动性进行预测.对一高分子企业进行实证研究,并进一步针对模拟次数和统计变量数量进行参数优化,结果证明其适用性与准确性都优于传统预测方法.