碱骨料混凝土单轴抗压试验能量演化研究

碱骨料反应是混凝土损伤的重要原因之一。充分了解碱骨料混凝土的破坏机理及损伤描述有助于预防碱骨料混凝土建筑物可能发生的结构破坏。室内试验测量得到碱骨料混凝土各项物理指标后,根据其波速的下降幅度定义了损伤变量,并通过FDEM方法建立碱骨料混凝土单轴抗压下的破坏模型。模型可以准确地模拟碱骨料混凝土的损伤、破坏。根据数值模拟结果,碱骨料显著降低了混凝土中骨料与胶结物间界面的储能能力,这也大大降低了其整体强度。     

基于离散元法的沥青混合料单轴贯入试验分析

通过离散元方法对沥青混合料单轴贯入试验进行模拟,选择AC-13、SMA-13、OLSM-25三种材料作为研究对象。通过试验模拟,得出相应结论:颗粒间接触力沿外力作用线方向以大粒径颗粒为中心向两侧传递,且不同混合料接触力分布情况也有所差异,AC-13接触力分布比较均匀,SMA-13、OLSM-25接触力分布较为分散;颗粒位移矢量与混合料结构形式有关,AC-13颗粒位移较大,SMA-13、OLSM-25颗粒位移较小,同为骨架结构的SMA-13和OLSM-25,随着最大公称粒径和空隙率的增大,颗粒位移矢量减小;骨架型沥青混合料比连续级配沥青混合料抗车辙能力强,增大最大公称粒径有助于提高混合料的抗车辙能力。     

基于离散元法的黄土颗粒间强度离散研究

为深入探究黄土三轴试验中黄土试样的力学特性,使模拟更接近真实情况。本文基于离散元单元法,开展了黄土试样在黏结强度服从高斯分布时的三轴剪切试验模拟,分析了分布方差对黄土试样力学特性的影响。研究结果表明：试样轴向应变初期未出现差异性,当达到一定应变时,黏结强度不同分布方差的影响开始显现。相同围压条件下,在剪缩全过程和剪胀前期,黏结强度的分布方差对体应变几乎没有影响。当轴向应变达到一定值时,不同分布方差的体应变曲线开始出现差异性;试样内部法向接触力分布主要集中于竖直方向,切向接触力分布主要呈现“X”形,不同离散程度的试样接触力分布也不一样。     

干湿循环条件下橡胶混凝土单轴抗压力学性能耐久性试验研究

主要研究了盐溶液干湿循环条件下不同老化时间橡胶混凝土圆柱体的轴压力学性能。试验中对橡胶掺量为0、10%、20%、30%的四组混凝土圆柱试件均进行了0、90、180次干湿循环处理,通过对处理后的试件进行轴心抗压试验测得应力-应变曲线,分析了不同橡胶掺量和不同老化时间对橡胶混凝土力学性能的影响。试验表明:随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土抗压强度和最大荷载处对应的峰值应变均逐渐降低,但同一橡胶掺量下混凝土随着盐溶液干湿循环次数的增加,峰值应变变化不大;经过90次和180次干湿循环后,橡胶掺量为0、10%、20%的混凝土抗压强度增加明显,而掺量为30%的混凝土经过180次干湿循环后抗压强度降低9.16%。     

基于离散元再生混凝土单轴拉伸细观数值研究

再生混凝土以其固废再利用的优势得到了广泛的关注,但不明确的破坏机理限制其工程应用。基于离散元理论,建立再生混凝土单轴拉伸细观离散元模型,模拟了再生混凝土单轴拉伸作用下裂纹发展及宏观力学响应,揭示了再生混凝土细观层面破坏机制。通过与现有的第三方试验对比,验证了所提出模型的可靠性。研究表明：初始裂纹的形成与扩展取决于新、老砂浆层的强度。当新砂浆强度大于老砂浆时,初始裂纹始于老界面;反之,初始裂纹主要始于新界面。进一步,老砂浆力学性能总体与再生混凝土抗拉强度、弹性模量正相关。但当老砂浆强度高于新砂浆强度后,随着老砂浆强度增长,再生混凝土强度基本不变。此外,清除附着的老砂浆可以有效的提升再生混凝土的力学性能;再生混凝土中再生骨料应来源于混凝土等级较高的构件。研究揭示了荷载作用下再生混凝土破坏机制,为再生混凝土的优化及在工程上运用提供了理论支撑。     

超低温冻结黏土单轴抗压力学性质试验研究

地下交通、煤炭开采等工程常遇砂土交错和地下水极为丰富的软弱地层施工难题,可利用液氮使土体处在超低温冻结状态以达到土层稳定和加固的目的,因此,探究超低温冻土的抗压强度对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义.为揭示超低温冻结黏土单轴抗压力学性质变化规律,对含水率为17％,20％,23％的土样进行-10℃～-180℃的单轴...     

高强混凝土单轴动态抗压本构关系

通过对高强混凝土动态抗压试验结果进行详细分析,引入应变速率因子,结合静态本构模型,建立高强混凝土单轴动态抗压本构关系模型.并用试验所得的数据对得到的模型进行验证,结果表明文中所建模型的准确性与科学性,为研究其它混凝土动态本构关系奠定了基础.     

基于离散元法的颗粒破碎模拟研究进展

颗粒破碎对颗粒集合体的力学响应有着显著的影响。由于试验手段的限制,基于物理试验的颗粒破碎细观尺度的研究受到很大制约。离散元法为从不同尺度上研究颗粒破碎对颗粒集合体力学特性的影响提供了一条有效的方法。通过回顾国内外现有研究成果,介绍了基于离散元模拟颗粒破碎的两种方法,即基于颗粒黏结模型和基于碎片替换法的颗粒破碎模拟方法,论述了这两类方法的特点。基于颗粒黏结模型的颗粒破碎模拟方法破碎程度有限而且难以开展较大规模模拟计算,基于碎片替换法的颗粒破碎模拟方法需要考虑碎片替换模式和颗粒破碎准则这两个关键问题。整理并讨论了现有破碎模式中碎片颗粒的数目、尺寸分布、满足质量守恒定律的策略以及破碎的应力判定准则和力判定准则。提出了基于离散元的颗粒破碎模拟方法可能的研究方向。     

PVA-ECC单轴抗压试验及本构关系

通过对6组不同配合比立方体试件进行单轴抗压试验,研究了高韧性聚乙烯醇水泥基复合材料(PVA-ECC)的抗压性能和抗压强度尺寸效应,测得了材料的单轴抗压强度和抗压应力-应变曲线。试验结果表明,PVA-ECC抗压强度存在明显的尺寸效应,抗压强度随着尺寸边长的增大而减小。根据实测的应力-应变曲线,提出了单轴受压本构模型,为PVA-ECC结构非线性有限元分析及结构设计提供了理论依据。     

PVA纤维增强水泥基复合材料单轴抗压试验研究

采用尺寸为Φ76×152mm的圆柱体试件,研究了体积掺量为2%的PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)的单轴抗压应力-应变曲线与普通混凝土的区别,分析了其应力-应变曲线、力学性能及破坏形态.研究结果显示,此种复合材料的抗压强度在20～40MPa之间时,其峰值应力对应的应变可达到0.8%～1.5%,是混凝土峰值应变的4～7倍.极限压应变是混凝土的5～10倍,具有较高的抗压韧性.     

钢纤维混凝土单轴受压试验研究

采用WAW-2000型微机控制电液伺服万能试验机对钢纤维体积率（Vf）为0%～3%、基体强度等级为C50的钢纤维混凝土（SFRC）进行单轴受压试验,完整地测出了基体混凝土和SFRC应力-应变全曲线.试验结果表明,随Vf的增加,SFRC抗压强度仅仅有着小幅度的增长,韧性则增长幅度较大;SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数,前者随材料抗压强度的提高而缓慢增加,后者随Vf的加大而略有减小;从最终破坏形态看,混凝土基体为柱状压坏,SFRC主要为剪切破坏.     

玄武岩纤维树脂混凝土单轴抗压本构模型

为探讨玄武岩纤维树脂混凝土材料在机械结构中应用的理论依据,首先对前期研究制备的最佳组分配合比的玄武岩纤维树脂混凝土进行了单轴抗压试验,获得了玄武岩纤维树脂混凝土的准静态应力-应变曲线。然后,应用损伤力学理论并结合试验数据建立了玄武岩纤维树脂混凝土的单轴抗压本构模型。最后将试验获得的应力-应变曲线与模型曲线进行比较。结果表明,两曲线吻合良好,证明所建立的本构模型可以较好地描述玄武岩纤维树脂混凝土的单轴抗压的力学行为,可为玄武岩纤维树脂混凝土材料的结构设计分析和工程应用提供理论依据。     

基于离散元的透水混凝土单轴压缩性能分析

为了研究透水混凝土的力学性能以及受力的破坏过程,使用PFC^2D建立透水混凝土单轴压缩试验的离散元模型,并模拟试验。结果表明：建立离散元模型可以较为准确地描述透水混凝土裂纹的产生、发展以及破坏过程。     

基于三维柔性薄膜边界的土石混合体大型三轴试验颗粒离散元模拟

为了有效模拟土石混合体室内大型三轴试验侧向柔性乳胶膜的力学行为,提出了一种可行的三轴试验侧向柔性薄膜边界的三维离散元模拟方法,即三维组合墙法。结合已开发的不规则块石及土石混合体三维离散元建模方法,建立了可考虑柔性薄膜边界的土石混合体大型三轴试样三维离散元模型。引入平行黏结模型以更好地模拟胶结土石混合体中颗粒间的胶结作用,通过开展大型三轴数值试验逐一全面地标定了无胶结土石混合体和胶结土石混合体数值模型的细观力学参数。分析了无胶结土石混合体和胶结土石混合体数值试样的变形破坏过程及特征,并与室内试验结果进行了对比。结果表明:所提出的三维柔性薄膜边界建模方法原理简单,参数较少,易于实现,且能节省计算资源;基于三维柔性薄膜边界的土石混合体大型三轴试验颗粒离散元模拟能较好地再现土石混合体的应力–应变特征、无胶结土石混合体的鼓肚变形破坏特征、胶结土石混合体变形局部化的过程及其剪切带的细观结构特征。     

基于离散元法的碎石桩单桩承载特性研究

采用三维离散元法分析碎石桩单桩承载特性,建立天然骨料碎石桩和再生骨料碎石桩三维分析模型,利用FISH语言编写数值伺服程序,通过三轴试验校正模型参数,数值分析得到的天然骨料碎石桩极限承载力与单桩静载试验结果吻合。结果显示:再生骨料碎石桩比天然骨料碎石桩的极限承载力小;2种碎石桩在深度为4倍桩径范围内产生侧向膨胀变形,再生骨料碎石桩侧向膨胀变形相对较小;再生骨料碎石桩轴力衰减速度较天然骨料碎石桩慢;再生骨料能够替换天然碎石作为碎石桩填料,满足工程应用条件。     

混凝土单轴压缩破坏试验的二维离散元数值模拟

混凝土作为一种典型的准脆性材料,其力学特性和破坏过程非常复杂.利用颗粒流软件PFC2D,模拟了混凝土的单轴压缩破坏试验,分析了模型细观参数对混凝土宏观力学特性的影响,并对其破坏形态进行了研究.分析表明:试件的峰值强度随着平行黏结强度、摩擦系数、平行黏结半径的增大而增加,随平行黏结刚度的增加而降低.     

混凝土单轴动态受拉试验研究

采用MTS液压伺服系统对C30、C35两种混凝土进行了不同应变速率下的单轴抗拉试验.系统研究了应变速率对混凝土强度的影响,分析了在不同应变速率下抗拉强度和弹性模量的变化规律.试验结果表明:两种强度混凝土的抗拉强度随着应变速率的增加呈明显增加的趋势,受拉弹性模量也呈现出增长趋势,但增长幅度差别较大.     

橡胶颗粒再生混凝土抗压和抗拉性能试验研究

通过在再生混凝土中加入不同掺量的橡胶颗粒和纳米材料,分析橡胶颗粒、纳米材料和龄期对再生混凝土的抗压强度和抗拉强度影响。试验表明:再生混凝土的抗压强度随着混凝土中橡胶颗粒的掺量的增加而降低,当再生混凝土中的橡胶颗粒掺量为3%时,混凝土的立方体抗压强度减小量最少,为7.73%;再生混凝土的抗拉强度先是随着橡胶颗粒的掺量的增加而增加,而后随着橡胶颗粒掺量的增加而减小,其中当橡胶颗粒的掺量为3%时,抗拉强度达到最高,较再生混凝土提高2.58%。掺入纳米材料可以较大幅度的提高再生混凝土的抗压强度,尤其可以提高再生混凝土的早期强度;再生混凝土的早期强度增长速度较大,而后期增长效果并不明显。     

混凝土单轴加载动力性能试验研究

为了探究混凝土单轴加载动力性能,设置了三种不同强度等级的混凝土和四种加载应变率,用液压伺服试验机和材料直剪仪对混凝土开展单轴受压、单轴劈拉和剪切进行试验研究,得到了不同加载工况下混凝土的破坏形态和强度特征值,并分析了加载应变率对混凝土受压、劈拉和剪切力学性能的影响。结果表明,加载应变率对混凝土受压、劈拉和剪切加载方式均具有明显影响;随着加载应变率的提高,混凝土剪切破坏形态由静力加载应变率剪切破坏断面不平整和平行于剪切方向裂缝较为不规整,发展至动力加载应变率混凝土剪切破坏断面较为平整和平行于剪切方向破坏裂缝逐步平直;混凝土剪切强度随着加载应变率的提高逐步增大,受加载应变率影响剪切强度提高幅度低于劈拉加载方式,高于受压加载方式;同时,从定量和破坏机理角度分析了加载应变率对混凝土力学性能影响。     

再生混凝土立方体抗压试验研究

通过粉碎废弃的混凝土电杆(C30),形成再生混凝土立方体的抗压试验研究,不同再生粗骨料替代率的再生混凝土试样的应力-应变关系分析表明,随着骨料替代率的增加,再生混凝土的立方体抗压强度略有增强,应力-应变关系曲线的形状与普通混凝土的类似。