冻融环境下混凝土力学性能退化模型

基于混凝土冻融试验和混凝土细观力学对混凝土冻融后的力学性能变化进行了研究,建立了混凝土随冻融循环次数变化的强度折减模型和弹性模量折减模型.在混凝土冻融试验方面,采用快速冻融方法对混凝土试件和根据混凝土配合比制成的砂浆试件进行了100、200、300次的冻融循环,利用大型混凝土静、动三轴试验系统检测了冻融循环对海水中混凝土抗压强度、弹性模量及应力-应变关系的影响;在混凝土细观力学方面,对混凝土试件进行了数值模拟,为考虑各组成相的非均匀性,各组成相的材料性质按照Weibull分布来赋值,同时为反映冻融对混凝土的影响,砂浆的强度和弹性模量均以砂浆冻融试验所得结果为准.结果表明:该方法为进一步开展混凝土结构在冻融作用下的劣化机理与计算模型的研究提供了依据.     

钢纤维混凝土的弯拉强度模型

利用已有试验数据,得到钢纤维混凝土弯拉强度与抗拉强度的相互关系,再参考单向短纤维复合材料强度模型,得到钢纤维混凝土弯拉强度的理论公式,经验证,理论结果与试验数据吻合较好.     

混凝土强度尺寸效应的细观数值分析

首先使用混凝土细观模型对轴向拉伸试件进行了数值分析,然后,在1∶8的尺寸范围内对轴向拉伸试件的强度尺寸效应进行了比较分析.分析表明,试件的强度随试件尺寸的增大而减小.Bazant尺寸效应律和Carpinteri尺寸效应律都能较好地模拟混凝土材料的尺寸效应,对于抗拉强度的尺寸效应现象,Carpinteri多重分形尺寸效应律更为确切些.     

混凝土缺陷研究综述

混凝土以其抗压强度高、耐久性能好和可塑性强等优点,在实际生产生活中得到广泛应用,但由于其组成材料的特殊性以及施工过程的复杂性使得其存在一定的缺陷.根据混凝土缺陷的特征和特征尺寸将混凝土缺陷分为宏观缺陷、细观缺陷和微观缺陷,介绍了混凝土缺陷常用的检测方法、研究方法等,提出应从改进施工技术、改进混凝土材料等方面来降低混凝土缺陷出现的概率.     

基于Weibull强度理论的混凝土冻融损伤本构模型研究

将统计学方法与细观力学方法结合,采用平行杆模型模拟混凝土等脆性材料单轴受压的损伤演化规律。研究了基于Weibull强度理论的混凝土细观统计损伤本构模型,并通过冻融后的混凝土单轴受压本构试验,拟合出模型相关参数m和ε0,提出了基于细观统计损伤力学的混凝土冻融损伤本构方程。最后通过非线性有限元分析软件ABAQUS对提出的模型进行数值模拟,并与试验结果对比分析,验证了所提出模型的合理性。     

初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响

为了研究焊接残余应力和几何初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响,采用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数包括壁板的屈服强度、宽厚比、几何初始缺陷取值大小、是否施加几何初始缺陷和焊接残余应力,并考虑两者耦合作用,给出考虑焊接残余应力和几何初始缺陷后的矩形钢管混凝土柱壁板有效宽度计算公式,并与试验数据进行比较。结果表明:建立的有限元模型能较好地模拟壁板的局部屈曲和屈曲后行为,焊接残余应力和几何初始缺陷都会降低壁板屈曲后强度,且焊接残余应力的影响较大; 不同强度等级的钢材都需要考虑焊接残余应力和几何初始缺陷的影响,对于屈服强度大于460 MPa的高强钢材,当宽厚比大于65时,可以忽略几何初始缺陷的影响; 给出的有效宽度计算公式可以较为准确且偏保守地预测矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度。     

混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

全级配混凝土二维细观模型的自动生成

将COMSOL软件与MATLAB软件有机结合,提出基于数值图像处理技术和骨料嵌入判别准则的混凝土细观数字模拟方法,实现了全级配混凝土二维细观几何模型和有限元模型的自动生成.骨料的生成主要依据混凝土级配中的骨料粒径分布,骨料的投放以骨料颗粒不相互嵌入为原则.为了验证该方法的有效性,采用4种形状的粗骨料试件进行模拟.结果表明:对于骨料含量高的全级配混凝土细观模拟试件,无论是骨料投放还是有限元网格自动剖分,此方法均可获得较高效率.     

考虑初始缺陷的混凝土压缩试验

以混凝土损伤理论为基础,通过进行混凝土单轴压缩试验,研究考虑初始缺陷的混凝土相关力学性能.通过对试验结果的分析,在此基础上提出较为合理的混凝土本构模型.文中混凝土损伤本构模型的建立,首先找出理想无损状态应力,即有效应力的表达式,然后根据试验结果求出损伤演化规律,最后得到最终的混凝土损伤本构方程.文中的混凝土本构模型可以较好地体现混凝土在各个阶段的受力特征.     

关于三点弯曲法确定混凝土断裂能的分析

在分析三点弯曲法测量混凝土断裂能误差来源的基础上,对试验机系统进行特殊设计,可以排除绝大多数误差来源。荷载－挠度曲线下降段被截断的尾部曲线对断裂能测量结果的影响较大,采用荷载－挠度曲线下降段尾部曲线的形式估算被截断的尾部曲线对断裂能测量结果的影响,基本上解释了断裂能测量结果的尺寸效应现象。     

动态荷载作用下混凝土破裂的数值模拟

简单介绍了材料破裂过程分析(MFPA)程序模拟混凝土动态破裂过程的基本原理.用MFPA程序模拟了非均质混凝土在静态和动态应力作用下的破裂过程,给出了不同应力波幅值时试样的破裂模式,并探讨了应力波幅值和应力波作用时间对混凝土破裂模式的影响.数值模拟结果表明,动态荷载作用下混凝土的破裂过程受控于应力波传播及其诱发损伤的过程,混凝土材料力学性能的非均质性是造成其动态强度提高的原因之一.     

普通混凝土抗拉强度试验

对原状卵石、破碎卵石和石灰岩碎石三种粗集料配制的普通混凝土抗拉强度进行试验。试验结果表明,普通混凝土的单向直接拉伸强度约为弯拉强度的39%~48%,而双向拉伸强度比单向拉伸强度还要低20%~30%,表现为明显的双向拉伸强度弱化效应。这对于在车辆荷载应力和温度应力综合作用下的混凝土路面板等结构设计来说,是一个值得深入研究的重要课题。     

初弯曲对杆件动力性能的影响

探讨初弯曲对杆件动力性能的影响问题,采用弹性稳定理论分析杆有初弯曲和初偏心时,对杆件动力稳定性的影响。实例表明,随着杆件初弯曲的增大,其杆件振幅值随之成比例增大,其杆件动力稳定性也随之降低。根据分析结果,提出了实际工程中减小或防止杆件初始缺陷的具体措施,可供实际工程应用时参考。     

高强混凝土的断裂特性及其参数化分析

为了研究高强混凝土(HSC)的断裂特性,对单边切缝的HSC梁进行三点弯曲试验,采用扩展有限元法(XFEM)对HSC梁进行数值模拟; 采用数字图像相关技术(DIC)得到不同加载阶段HSC梁的水平应变场,并采用XFEM模型分析了不同缝高比a0/D、梁跨度S对HSC断裂特性的影响。结果表明:模拟的荷载-裂缝口张开位移(P-s)曲线在加载阶段与试验结果基本一致,但在卸载阶段小于试验值; 模拟的临界有效裂缝长度a_c、起裂荷载P_ini、峰值荷载P_un、峰值荷载下的裂缝口张开位移s、起裂断裂韧度Kⁱⁿⁱ_IC、失稳断裂韧度K^un_IC与试验结果大致吻合,即二者P-s曲线和断裂参数均比较接近,数值模型能较好模拟HSC的断裂行为; 在试验过程中,裂缝路径不规则,而在数值模拟过程中,裂缝基本呈直线扩展; 随着缝高比a0/D增大,起裂荷载P_ini、峰值荷载P_max、K^un_IC减小,Kⁱⁿⁱ_IC基本不变; 随着跨度S的增大,起裂荷载P_ini、峰值荷载P_max减小,K^un_IC增大,而Kⁱⁿⁱ_IC基本保持稳定。     

应用碳纤维布增强混凝土结构技术

应用纤维树脂层对混凝土结构进行修复和加固在国外已经越来越普遍 ,介绍了一种外部粘贴碳纤维树脂层增强混凝土结构的方法 ,试验证明该方法能够明显提高混凝土结构的抗剪、抗拉、抗弯性能 ,并改善其柔性     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构模型静力试验研究

制作了2008奥运会羽毛球馆1∶10缩尺模型,采用ANSYS数值模拟加载和模型试验加载两种方法,研究了模型在成型前单层网壳态自重作用下、施工张拉过程中、成型后设计荷载作用下和三倍荷载作用下,并直至加载破坏等各阶段的力学性能。将ANSYS数值模拟加载和模型试验加载结果进行了对比分析,获得了模型的构件内力、节点位移、支座水平位移的变化规律,得到了代表整体稳定性能的极限承载力的理论值和试验数据。研究了活荷载不对称分布对结构整体稳定性的影响,得到了模型整体失稳的破坏形态。研究表明,结构在低荷载下,理论值与试验值吻合较好,但在超载状态下两者偏差显著增大。主要因为在高应力状态下,弦支穹顶结构初始缺陷对结构性能影响开始显著,而数值模拟很难囊括各类初始缺陷的影响,导致试验所得整体稳定性低于数值模拟结果。另外,弦支穹顶整体稳定性对活荷载的不对称分布敏感,ANSYS得到的具有初始几何缺陷非线性稳定系数比实际结构高40%,设计和施工中应充分考虑,最终     

周边支撑对混凝土无梁楼盖弯矩内力的影响

建立无梁楼盖力学分析模型,利用ANSYS程序梁板单元进行有限元计算,讨论无梁楼盖在周边部分为简支、固支等不同条件下楼盖弯矩内力的影响。