防渗墙刚性混凝土单轴及三轴受压的本构关系试验研究

采用简易σ－ε测试系统和日本产动液压伺服铡性试验机进行了防渗墙用刚性混凝土的单轴及三轴受压的全应力－应变试验，并分析了刚性混凝土在受压时不同阶段的破坏行为。成果表明：试验所用的刚性混凝土弹模值较低，比例极限较高，峰值应变较大；低围压的三轴状态下刚性混凝土的轴压强度和弹模随围压增加而增大，但弹强比则相反，这种刚性混凝土作防渗墙墙体材料对周围介质的变形有较好的适应能力，全应力－应变曲线对防渗墙的非线性     

混凝土受压疲劳特性及损伤本构模型

基于边界面概念和损伤力学理论，建立了混凝土受压各向异性损伤模型。加载面、边界面方程均以损伤能量释放率表示。在能量释放率空间内，由加载面与初始损伤面、边界面之间的位置描述损伤状态。通过建立累积损伤与相应循环损伤能量释放率阈值之间的关系，确定了疲劳加载中极限断裂面的变化规律。利用变形唯一性假定，得到混凝土疲劳与单调加载的损伤量及应力应变之间的关系，为从全过程研究经历多种形式加载的混凝土性能退化规律奠定了基础。完成了混凝土单调加载、单级疲劳和多级疲劳继而单调加载试验，得到了模型中的参数。经比较，模型计算与试验结果吻合较好。     

基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究

通过6组钢纤维混凝土试件轴心受压应力－应变全曲线试验,得到试件的应力－应变全曲线、 声发射撞击数－时间关系曲线和声发射参数,研究钢纤维参数对混凝土力学行为和声发射特性的影响。 结果表明:随着钢纤维体积掺量和长径比增加,混凝土峰值应力和峰值应变明显提高,其韧性和延性得 到显著改善;利用声发射参数分析可区分钢纤维混凝土试件的破坏模式;随着钢纤维的掺入,试件由受 拉破坏向剪切破坏转变。基于试验数据,建立了钢纤维混凝土单轴受压损伤本构关系方程,可为纤维混 凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

高性能混凝土本构关系研究

本文主要介绍了高性能混凝土和普通混凝土在无减摩和减摩情况下的本构关系试验比较结果，着重对抗压极限强度、峰值压应变、应力 应变关系、弹性模量、泊松比、初裂应力等进行分析比较。研究表明:高性能混凝土与普通混凝土相比，压缩弹性阶段较长，弹性模量较高，两种混凝土峰值压应变、泊松比较接近，初裂应力都较大；减摩措施降低了这两种混凝土的抗压强度测值、普通混凝土的初裂应力和弹性模量测值，但减摩对高性能混凝土弹模影响不大，且提高了高性能混凝土的初裂应力。     

高性能混凝土本构关系研究

本文主要介绍了高性能混凝土和普通混凝土在无减摩和减摩情况下的本构关系试验比较结果，着重对抗压极限强度，峰值压应变，应力－应变关系，弹性模量，泊松比，初裂应力等进行分析比较。研究表明：高性能混凝土与普通混凝土相比，压缩弹性阶段较长，弹性模量较高，两种混凝土峰值压应变、泊松比较接近，初裂应力都较大；减摩措施降低了这两种混凝土的抗压强度测值，普通混凝土的初裂应力和弹性模量测值，但减摩对高性能混凝土弹模影     

塑性混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究

塑性混凝土峰值应力与其试样尺寸、形状及配合比等密切相关,且与普通混凝土尺寸效应相似,受压时尺寸效应明显。考虑不同形状、尺寸、配合比和高径比等因素,开展了不同试验条件下塑性混凝土单轴无侧限抗压强度试验,重点研究峰值应力及应变的尺寸效应。结果表明：(1)塑性混凝土峰值应力及应变均具有较明显的尺寸效应,但随配合比即强度增大无明显变化规律;(2)峰值应力及应变尺寸效应系数随塑性混凝土底面尺寸增大呈非线性增长,且超过某一尺寸时趋于稳定;(3)圆柱体试样峰值应力尺寸效应系数大于棱柱体试样,且前者受配合比和高径比变化的影响较小;(4)圆柱体和棱柱体试样峰值应力尺寸效应系数随试样高径比增大而增大,但峰值应变尺寸效应系数无明显变化规律。     

混凝土细观单元本构关系研究

通过劈裂和剪切试验得到砂浆－骨料复合试件界面的粘结抗拉强度,界面的Ｉ型断裂特征通过 三点弯曲试验得到。并采用改进的Ｊ积分方法,利用试验结果提出了砂浆－骨料界面的拉伸软化曲线 模型。另外,将光纤传感器分别埋置于砂浆中和粘贴在骨料表面,测量单轴受压试验中砂浆、骨料的变 形过程及二者间的相对滑移值,从而建立了砂浆－骨料界面的粘结滑移本构关系曲线。同时,根据试验 及分析结果,提出了砂浆－骨料界面的细观力学本构关系,为数值模拟提供了可靠的分析模型。     

混凝土的一种非相关流塑性本构模型

通过实验认识混凝土的三个特性，(1)初始屈服强度为零；(2)三向等压条件下应变和塑性应变均与应力呈线性关系；(3)有扩容出现时应力-应变曲线将进入下降段，但有下降段出现不一定出现扩容。以此为基础，采用半经验半理论的方法建立了混凝土的非相关流塑性本构模型。模型能够保证在单调加载下应力-应变曲线是光滑的，在峰值点处严格遵守Willam-Warnke三参数强度准则，在下降段有稳定的变化趋势，并能描述体积压缩和扩容现象。     

塑性混凝土单向受压应力-应变关系的试验研究

通过棱柱体试件的单向受压试验,研究了水胶比和龄期对塑性混凝土单向受压的应力-应变曲线的影响。研究结果表明,单向受压下塑性混凝土的峰值应力随水胶比增加而减小,随龄期的增加而增大,其峰值应变基本在3.000με以上,平均值为3.528με;塑性混凝土应力应变曲线上升段斜率、下降段曲率及陡峭程度均随水胶比的减小或龄期的增加而增大;塑性混凝土单向受压中吸收的能量随峰值应力的增加而线性增加。通过对试验结果的分析,建立了塑性混凝土弹性模量、吸收能量、应力-应变曲线参数a1和a2与峰值应力间的关系式及峰值应力、a2与水胶比和龄期间的关系式。在此基础上,提出了考虑水胶比和龄期影响的单向受压下塑性混凝土应力-应变关系数学表达式。     

大骨料混凝土三轴受压动态强度试验研究

为了满足水工结构抗震分析和设计的需要,利用大连理工大学的大型液压伺服三轴试验系统,对大骨料混凝土和湿筛混凝土立方体试件进行了动态三轴受压试验,研究了应力比和应变率对湿筛混凝土的三轴抗压强度的影响。试验结果表明,两种混凝土的三轴抗压强度均高于其单轴抗压强度;湿筛混凝土的三轴抗压强度的提高值随应力比的不同而略有差别,随着应变率的增加而增加。根据试验结果,在八面体应力空间建立了湿筛混凝土的破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据。更多还原     

塑性混凝土双轴受压性能与破坏准则

基于塑性混凝土立方体试件的双轴压缩试验,研究了塑性混凝土的双轴受压性能和破坏准则。结果表明:当应力比较小时,塑性混凝土双轴受压破坏形态与单轴受压相似;随应力比增加,双轴受压破坏面龟裂现象明显;双轴受压下的塑性混凝土抗压强度显著提高,是单轴抗压强度的1.77~4.72倍;随应力比的增大,塑性混凝土抗压强度先增大后减小,应力比0.75时抗压强度的提高最大;单轴抗压强度越高,双轴受压时塑性混凝土抗压强度的增长越小。塑性混凝土八面体正应力应变曲线、剪应力应变曲线的斜率随应力比的增加有增大的趋势,其变形随抗压强度的增加有所降低。双轴受压各应力比下的八面体剪应力与正应力之间均具有线性关系,其斜率随应力比的增加逐渐降低。通过对试验结果的分析,建立了双轴受压下塑性混凝土抗压强度的包线方程以及双参数、三参数及考虑加载路径影响的破坏准则。     

三轴作用下塑性混凝土应力应变特性试验

为了分析塑性混凝土的应力应变关系,设计了2组配合比浇筑18个圆柱体试件进行三轴试验,得到了试件的工程应力应变曲线。通过分析工程应力应变曲线的特性修正了工程应力应变曲线,并分析了不同配合比下塑性混凝土峰值应力、割线模量与围压的相关关系。结果表明:围压作用下的应力应变曲线在弹性阶段后表现出明显的应变硬化特征,随着应力的不断增加,应变增大,待应变增加到10-3左右后,应力基本保持不变,即没有峰值应力,并且应力应变曲线几乎没有下降段;通过面积修正法对试验数据进行修正,修正后的应力应变曲线比较符合实际;提出了三轴作用下应力应变曲线修正后上升段曲线的本构关系模型,拟合程度达到99.5%。     

三轴受压状态下轻骨料混凝土的强度特性

本文利用自制的混凝土三轴试验系统,对国内尚未研究的轻骨料混凝土在常规三轴及真三轴受压状态下的强度特性进行了试验研究;分析了中间应力对强度的影响;在与普通混凝土三轴受压状态下的特性进行比较中,发现它与普通混凝土的显著差别除极限强度低外,在三向高压应力比下具有明显的平台流塑特性。据此,提出轻骨料混凝土在八面体应力空间下表述的强度准则。该准则的特点是考虑了平台流塑应力的影响;考虑了罗德角影响的偏平面上的强度包络线方程,形式简单,且能充分满足边界条件,与试验结果符合较好。本文的工作为充分利用轻骨料混凝土在三轴应力状态下的强度,提供了试验及理论依据。     

不同应变率下混凝土受压全过程的实验研究及其本构模型

本文完成了应变率由１０＾－５ｌ／ｓ－１０＾２ｌ／ｓ７个数量级范围内的混凝土受压试验，，发现应变率不同的全过程曲线具有很好的相似性，峰值应力和峰值应变随应变率的增加有所提高，但弹性模量基本不变。在此基础上，建立了考虑不同逆应变影响的损伤本构模型，其计算结果与实验吻合较好。     

含水合物泥质粉细砂三轴试验及本构模型

为了得到不同有效围压和水合物饱和度对含水合物沉积物强度和刚度的影响规律,并得出相应数学表达式,以南海北部沉积物土样级配作为参考,配制人工泥质粉细砂,利用自主研发的含水合物沉积物三轴试验机,制备不同饱和度的含CO₂水合物沉积物,在1, 2, 4 MPa有效围压下等向固结并进行三轴剪切试验。由于围压能自动根据气压的变化而变化,所以在水合物生成过程中有气体消耗但有效围压保持不变。试验结果表明:初始弹性模量随水合物饱和度的增加而增加,与有效围压无关;初始泊松比随着有效围压增加而减小,而随水合物饱和度的增加而增加;黏聚力随水合物饱和度的增加而增加,而内摩擦角与水合物饱和度无关。在邓肯-张模型的基础上,引入参数水合物饱和度,建立了含水合物沉积物的非线性弹性本构模型。最后,用试验数据对模型进行了验证,其结果符合较好。     

混凝土等弹塑性损伤材料的有限元本构关系

本文从非关联流动理论出发,导出了适用于混凝土、岩石等材料的弹塑性各向异性损伤介质的增量形式的有限元本构关系。在推导中并不局限于某类具体材料,因此是一个普遍的关系。最后,以混凝土三点弯曲梁为例进行了计算,结果和实验曲线极为吻合。     

真三轴应力下塑性混凝土性能及破坏准则

基于5组配合比共45组塑性混凝土立方体试件的真三轴试验,研究了塑性混凝土的力学变形性能和破坏准则。结果表明,塑性混凝土第一主应力-应变关系曲线可分初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中初始段有明显的弹性特征,直线段之后塑性变形较大。当第二、第三主应力较小时,真三轴应力下塑性混凝土试件破坏形态与单轴受压相似,当第二、第三主应力较大时,试件破坏呈现八字形斜裂缝。第一主应力随第二、第三主应力的增加而增大,且对第三主应力的变化较为敏感;对于同组配合比的塑性混凝土,固定第二主应力、变化第三主应力时的黏聚力和内摩擦角与第二和第三主应力同时成比例增加时的黏聚力和内摩擦角相比,分别是2倍和0.5倍左右;塑性混凝土三轴抗压强度是单轴抗压强度的3~5倍。在此基础上,运用强度理论分析了本文及文献的试验数据,建立了真三轴应力下塑性混凝土的二参数、三参数和四参数破坏准则,并与普通混凝土进行了比较。     

混凝土断裂过程区拉伸软化的本构关系

针对混凝土在裂纹端部的断裂过程区应力和变形具有软化特性这一情况,将该过程区抽象为具有黏聚应力分布的裂纹,通过确定黏聚裂纹张开位移和黏聚应力分布的计算式,将其应用于混凝土材料,得到该材料的黏聚裂纹张开位移的分布及张开位移与应力的本构关系。理论计算值与试验结果吻合良好。