轴拉水泥基复合材料中钢纤维变位约束细观桥联模型

目的 从细观尺度研究受拉水泥基复合材料中倾斜纤维的桥联行为,解决承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的断裂问题.方法 将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算.结果 提出了变位约束细观模型,推导出拉拔力与裂纹张开位移及纤维倾斜角的函数关系式,纤维拉应力与剪切应力成正比.绘制该模型下的圆直纤维混凝土σ-ω曲线与试验结果吻合性较好.结论 笔者提出的弹性模型可较好地模拟纤维破坏机理.     

Dugdale模型解法研究

对Ｄｕｇｄａｌｅ模型４种解法－－－复变函数法、连续分布位错法、卡氏定理法和函数法进行了研究,得到了权函数法是最简单和最容易的方法。     

纤维混凝土弹性模量的细观力学求解方法

应用细观力学理论中的Mori-Tanaka法和Eshelby等效夹杂法求解了纤维混凝土的弹性模量,对影响纤维混凝土弹性模量的若干参数进行讨论,得出纤维混凝土的弹性模量为砂、石、纤维和水泥（基体）4种组分物理性能和体积率等不同参数的函数。通过比较理论解和已有试验数据可知,二者吻合较好,证明利用细观力学的理论求解纤维混凝土弹性模量是一种可行并有效的方法。     

黄麻纤维混凝土单轴拉伸理论曲线的建立及验证

建立黄麻纤维混凝土单轴拉伸应力-位移理论曲线可为实际工程设计提供依据并减少试验工作量和成本。基于自行设计的纤维拉拔试验,通过对几组黄麻纤维轴向和斜向拉拔试验曲线的理论假设和数学简化,建立了混凝土中黄麻纤维三维随机分布的细观拉拔模型。结果表明,通过该模型预测的黄麻纤维混凝土单轴拉伸应力-位移理论曲线与试验曲线基本相符,说明该模型是可行的。对其它相似类型的纤维可以采用同样方法从理论上预测该纤维混凝土的单拉曲线。     

基于细观力学模型的混凝土温度裂缝研究

建立了混凝土的细观力学模型,考虑骨料、砂浆和界面的3相组成,利用Weibull概率分布对各相材料的力学参数进行随机赋值,体现出材料的细观特征和不均质特性.基于混凝土弹脆性损伤模型,对混凝土开裂进行数值模拟,以单轴压缩和3点弯曲梁实验对该方法进行了验证,同时提出了通过宏观性质演算细观参数的方法,最后,模拟了寒潮工况下早龄期混凝土在不同保温条件下的开裂.结果表明:该方法能较好地模拟混凝土材料中微裂纹的萌发和扩展,能较好地反应混凝土材料在温度荷载下开裂的全过程.     

基于细观力学的混凝土轴向抗拉性能数值模拟

采用基于伸缩因子的圆形覆盖方法建立更贴近于真实情况的一系列二维随机骨料模型,采用塑性损伤模型系统地对比分析了二维随机骨料模型在不同骨料形状、骨料粒径搭配、初始缺陷、界面层厚度、界面层及砂浆强度等情况下的单轴拉伸性能.结果表明,拉伸破坏首先出现在最为薄弱的界面层;骨料形状的不同对试件拉伸性能影响较大;界面层厚度对混凝土试件脆性有所影响,对其他性能影响较小;相同试件初始缺陷的增加会导致试件弹性模量、极限抗拉强度及峰值拉应变的减小;界面强度与骨料比例、形状、初始缺陷等对混凝土试件拉伸性能影响最大;本方法可有效地模拟混凝土轴向抗拉,揭示混凝土裂纹扩展的方式及过程.     

基于Ansys的混凝土随机骨料模型及细观力学分析

基于Ansys平台,采用APDL命令流,对Ansys进行2次开发,实现了从二维随机骨料投放、有限元网格划分,到施加荷载、分析求解,再到结果输出全过程可视化研究,有效避免了建模软件与有限元数值分析软件之间参数传递关系复杂、接口程序编制困难、兼容性差等问题;提出了利用骨料面积参数和布尔运算判断骨料之间的相容性,使建模更为准确、高效和简便,同时也为建立三维随机骨料模型提供了新的思路;采用骨料偏移算法,生成骨料与砂浆基质之间的薄弱界面,方法可靠;采用所提出的方法生成混凝土随机骨料模型,基于损伤力学理论,开展混凝土细观力学研究.结果表明所提出的方法可行且高效.     

钢纤维混凝土细观的参数测量

针对钢纤维混凝土研究中缺乏有效纤维分布细观几何参数检测手段的状况,提出了基于计算机图形图像技术的纤维分布细观几何参数的测量方法,并论述了该方法的测量原理,根据钢纤维混凝土图像的特点,设计了对图像进行图像分割、噪声消除、特征提取、直线拟合等计算机图形图像处理、然后进行参数测量的方案.对曲靖—陆良高速公路钢纤维混凝土试验路面进行了纤维分布细观几何参数测量实验,实验表明,测量数据准确可靠.     

Stress-strain Model of Corroded Concrete under Uniaxial Compressive Loading

The prism specimens of corroded concrete were subjected to uniaxial compressive load to develop the stress-strain model. Compared to the un-corroded concrete, the mechanical prop- erties of corroded concrete, such as peak strength, Young’s modulus, and residual deformation, et al are degraded. The concrete, which were subjected to the aggressive media in the environment, were resulted in randomly distributed pre-loading flaws and defects. The propagation of these corrosion flaws during the procedure of load...     

均匀化在数值混凝土单轴拉伸试验中的应用

目的研究湿筛混凝土、全级配混凝土的抗拉强度,进一步掌握混凝土的细观结构与宏观力学性能间的关系.方法将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法生成混凝土随机骨料模型.采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对一级配混凝土试件的轴拉实验进行了数值分析;在二级配混凝土试件的轴拉实验中验证了均匀化的正确性;在全级配混凝土轴拉实验中应用了均匀化方法.结果得到一级配混凝土的抗拉强度为2.5 MPa,二级配混凝土的抗拉强度为1.96 MPa,四级配混凝土的抗拉强度为1.72 MPa.结论采用均匀化方法预测全级配混凝土的宏观力学性能是可行的.数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

Viscoplastic Damage-Softening Constitutive Model for Concrete Subjected to Uniaxial Dynamic Compression

A new viscoplastic damage-softening constitutive model is presented.It is developed by integrating a Bodner-Partom viscoplastic model with a new damage evolution equation.A set of ordinary differential equations (ODEs) is formulated,and a Runge-Kutta integral method is used to get stress-strain curves given by the model.Also,stress-strain curves of a wide range of strain-rates for concrete were obtained by split Hopkinson pressure bar (SHPB) tests.By fitting the integral stressstrain curves to the experimental ones with the least square optimization method,we determined the material parameters in our model.Some properties of the new model,such as strain-rate sensitivity,damage evolution characteristics,strain-rate jump effects and unloading feature,are explored.These results show that our new model can describe dynamic behaviors of concrete very well,and our integrating-fitting-optimizing method to get material parameters is valid.     

单轴受压混凝土的微裂缝和氯离子侵入性

采用1种无破损微裂缝估算指标-比裂缝面积来评价单轴压力作用下混凝土棱柱体的扩展微裂缝。加压卸载后试块暴露于氯离子环境中,测得试块中的氯离子含量分布。分析了单轴压力下混凝土微裂缝的发展以及荷载、微裂缝和氯离子渗透性的相关规律。试验结果表明,在大约0.3的应力水平范围内,受压并卸载后的试块表观氯离子扩散系数普遍降低,但随着应力水平的继续提高,氯离子扩散性能开始提高并超过未加载时的氯离子扩散系数。混凝土在单轴受压并卸载的情况下,其微裂缝的发展和恢复与应力水平关系密切。比裂缝面积能够较好地表征混凝土中微裂缝的发展,有助于分析混凝土在荷载作用下产生的微裂缝对氯离子传输性能的影响。     

箍筋约束高强混凝土轴压力学性能试验研究

试验旨在研究箍筋约束对于混凝土轴压力学性能：强度、延性和随机性的影响.试验采用C70高强混凝土、方形箍筋约束试件,静态加载,每种试件得到5至7条全曲线样本.结果发现,当配箍率从1.1%提高到3.4%时,峰值强度提高47%,延性提高76%,同时标准差曲线峰值从8.95MPa降低到6.52Mpa,说明箍筋约束明显提升高强混凝土的力学性能,并减小其随机性.     

混凝土率相关单轴塑性损伤本构的开发及应用

为了对爆炸作用下钢筋混凝土 (reinforced concrete, RC) 构件动力响应进行简化分析, 需要合理描述混凝土和钢筋的应变率效应, 而LS-DYNA中缺乏能够考虑混凝土应变率效应的单轴本构模型, 因此, 结合Faria单轴塑性损伤模型, 通过黏性规则化方法调整率无关模型的损伤阈值演化律以考虑应变率效应, 并利用LS-DYNA将该模型编制为用户材料子程序VUMAT.以单个单元测试了高应变率下材料的基本性能;基于纤维模型模拟了RC梁在爆炸、冲击作用下的动力响应.结果表明:该本构模型能反映混凝土受拉应变率效应高于受压应变率效应的事实, 同时也能较准确地模拟爆炸与冲击作用下RC梁的动力响应.     

玄武岩纤维混凝土单轴受拉损伤本构模型研究

为探究玄武岩纤维混凝土单轴受拉状态下的受力行为,采用等效应变假定理论,建立玄武岩纤维混凝土单轴受拉损伤演化方程。结合相关试验数据对考虑纤维影响的材料参数进行标定,得到单轴受拉损伤本构模型。通过试验曲线与理论曲线对比分析,验证损伤本构模型的准确性。以玄武岩纤维混凝土-钢筋梁三分点加载为例,运用该本构模型进行结构有限元分析,数值模拟结果与试验结果吻合程度较高,表明运用该损伤本构模型对结构受力进行分析具有可行性。     

基于流体压力作用下的不锈钢棒单向拉伸断口形貌分析

为了研究流体压力作用下典型材料的成形规律及作用机理,采用塑性理论和实验相结合的方法分析了流体压力对不锈钢棒材成形性能、断口形貌的影响规律,研究结果表明:流体压力对不锈钢棒伸长率的影响显著,在低应变速率下其伸长率相比普通单拉时提高了24.2％,应变速率为0.01 s-1时则提高了39％;与普通单拉断口形貌相比,流体压力作用下断口中心韧窝区较大,但韧窝分布稀疏,细小韧窝均未长大,其断裂形式以剪切分离为主,     

Experimental Study on AE Characteristics of Granite under Uniaxial Tension at Different Strain Rates

To investigate the acoustic emission (AE) characteristics of quasi-brittle materials like rock and concrete,and to further analyze their damage and failure mechanism under seismic and other dynamic loads,the uniaxial tension test of granite cylinder specimens within the strain rate range of 10~(-7)-10~(-4) s~(-1) was monitored by AE technology,and the typical AE characteristic parameters were analyzed using statistical and correlation analysis.The experimental results show that,with the increase of strain rate,the peak of AE hit rate appears earlier and increases;the proportion of AE hits with higher duration or amplitude increases significantly,the b-value shows a decreasing trend,and the distribution of AE frequency-amplitude is increasingly discrete.In addition,the obvious characteristic of double dominant frequency bands was observed in AE waveforms by using spectrum analysis,with the increase of strain rate,the percentage of A-type waveforms corresponding to low dominant frequency band increases,while that of D-type waveforms corresponding to high ones decreases accordingly,which is significance for the further study of the damage and failure mechanism of quasi-brittle materials.     

碳纤维布加固钢筋砼构件轴心抗拉数值分析

结合在役钢筋混凝土受拉构件承载力不足的特点，采用大型通用有限元软件建立了碳纤维布增强钢筋混凝土轴心受拉构件计算模型，对碳纤维布加固后碳纤维布层数、配筋率等对构件开裂荷载、极限荷载的影响进行了分析，并通过6根构件进行试验对比。结果表明，粘贴碳纤维布可以有效地提高钢筋混凝土轴拉构件极限承载力，而其对开裂荷载影响较小。计算结果与试验数据有较好一致性，可供实际工程设计参考。研究成果对钢筋混凝土轴心受拉加固具有理论指导意义和工程应用价值。