橡胶集料混凝土抗弯冲击性能试验研究

为探讨橡胶集料混凝土(crumb rubber concrete,CRC)的抗弯冲击性能,选取了2种不同粒径的橡胶颗粒制备了CRC,并选用3种界面改性剂对橡胶集料进行预处理,考察上述因素对CRC抗弯冲击性能的影响.结果表明:掺入2种橡胶集料均可以改善混凝土的冲击延性指标,并且掺入粗粒橡胶集料对提高CRC的初裂、破坏冲击次数效果更佳,对橡胶集料进行界面改性预处理大大改善了CRC的抗弯冲击性能.     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能G_F及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明：随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

钢纤维改性橡胶混凝土性能试验研究

在5%、10%、15%、20%橡胶掺量的橡胶混凝土中外掺1.0%体积率的钢纤维,通过立方体劈裂抗拉试验、棱柱体抗折试验,研究了钢纤维橡胶混凝土的力学性能。实验结果表明:橡胶混凝土立方体劈裂抗拉强度和棱柱体抗折强度随橡胶颗粒掺量的增加而明显下降,掺入钢纤维后的钢纤维橡胶混凝土劈裂抗拉强度先降低后提高,棱柱体抗折强度均明显提高,韧性均显著提高。     

混凝土SHPB试验的数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,运用HJC本构模型,对混凝土试件的SHPB试验进行数值模拟,重构了混凝土在低、中、中高以及高应变率下的应力应变曲线,并且对试件的破坏形态进行了模拟。研究表明,HJC模型可以很好地模拟混凝土材料的力学性能,重构的应力应变曲线在曲线形态和峰值应力上均与SHPB试验拟合良好,数值模拟得到的混凝土的破坏形态也与SHPB试验一致,确定该强度混凝土材料HJC本构模型材料参数的方法具有通用性。     

橡胶混凝土低温抗折性能试验研究

在水灰比分别为0.35、0.40、0.45中分别以0、10%,20%和30%的橡胶掺量配制橡胶混凝土,分别在-30℃、20℃环境下进行橡胶混凝土抗折性能研究.结果表明:低温下橡胶混凝土破坏状态和常温下相比基本一致,随着橡胶掺量增大,破坏时试件显示出一定保持整体形态的能力.常温20℃时,随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土的抗折强度降低,且下降趋势越来越快.在低温环境下,橡胶混凝土试件的抗折强度提高系数随着橡胶掺量的增加,表现出先下降后上升的趋势.在橡胶掺量相同的情况下,随着橡胶混凝土的水灰比的增加,抗折强度也提高,同时提高系数也增加;在低温环境下,橡胶混凝土折压比变化情况与常温下的变化情况相似,低温的折压比高于常温情况,表明橡胶混凝土在低温仍具有良好的韧性.     

冲击荷载下混凝土破坏过程的数值模拟

目的 探究冲击荷载作用下混凝土内部真实的破坏机理以及在不同应变率下混凝土强度随应变率的变化规律.方法 基于离散单元法,采用细观二维梁-颗粒模型BPM(Beam-Particle Mode in Two Dimensions)模拟了三种不同应变率下混凝土材料的动态响应.结果 从混凝土破坏图形可以看出.冲击荷载下混凝土的破坏过程实际上是混凝土内部的原生裂纹的激发、扩展、贯通直至整体结构的破坏.从混凝土应力-应变曲线可以看出.混凝土是率敏感性材料,其峰值应力和应变均随应变率的提高而增大.结论 模拟结果和试验结果在达到峰值应力前的曲线基本吻合,说明梁-颗粒模型可以用来模拟混凝土在冲击荷载下的动态破坏,其结果是可靠和准确的.     

复合材料圆管轴向冲击试验与数值模拟

为了探究CF3052/5224复合材料圆管的轴向吸能性能,设计了含薄弱环节的复合材料圆管,进行了轴向动态冲击的试验研究,并分析了其损伤形貌.结果表明,含切角薄弱环节的圆管发生了渐进失效破坏.结合改进的Hashin损伤判定准则,基于MSC.Dytran有限元分析平台对其进行了数值模拟,模拟得到了能量评估参数比吸能SEA(special energy absorption)和平均载荷值,将模拟结果与试验结果进行了对比分析,其平均压溃载荷相对误差不超过15%,能够满足工程应用要求.     

纤维加强沥青混凝土低温抗裂性能试验研究及数值模拟

本文依托漯河某二级公路建设项目,通过室内试验,确定沥青混合料矿料级配、木质素纤维掺和量,并对不同纤维掺和量的沥青混凝土试件进行了低温抗裂试验.试验结果表明,掺和纤维后能提高混合料的低温抗裂性能,有效延缓路面疲劳裂缝的产生.同时,结合数值模拟技术,使用ANSYS软件,对不同纤维掺和量模型进行了分析,确定方案的优选.最后,铺设1200 m长的试验路段,建立长期的道路运营跟踪数据观测,证明方案的合理性和实用性.结果表明,在沥青混凝土中添加木质素纤维可以提高沥青混合料抗裂性能,延长道路寿命,节省养护成本.本文为该地区新建道路以及旧路修复提供了依据.     

再生混凝土轴心受拉性能试验与格构数值模拟

通过轴心受拉试验获取再生混凝土各相材料(老硬化砂浆、新硬化砂浆、界面过渡区)的力学参数,并研究再生混凝土在轴心受拉状态下的破坏机理.基于固体力学相关知识,结合再生混凝土各相材料的力学性能,建立一种再生混凝土细观格构模型.根据试验获得的再生混凝土各相材料力学参数,通过格构模型对再生混凝土进行轴心受拉模拟分析,获取再生混凝土轴心受拉应力-应变曲线,并探讨再生混凝土的内部破坏过程和轴心受拉破坏机理.结果表明,再生混凝土的受拉断裂部位主要集中在新或老硬化砂浆处,针对再生混凝土受拉力学性能,格构模型的模拟分析与轴心受拉试验结果基本吻合.     

改性再生混凝土抗压强度试验研究及数值模拟

通过试验探讨了粉煤灰掺量对再生混凝土抗压强度的影响,试验表明,随着粉煤灰掺量的增加,再生混凝土的抗压强度先增大后减小,粉煤灰掺量约为10%的再生混凝土抗压强度达到最大。结合蒙特卡罗方法和富勒级配理论,应用Ansys的APDL参数化编程,选取合适的材料参数和新老砂浆界面强度模拟再生混凝土试件加载过程,模拟结果和试验现象较为吻合。     

钢纤维混凝土抗压试验及数值模拟

为研究C40钢纤维混凝土的抗压性能,本文制作了5种不同掺量的(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)钢纤维混凝土试块共15块进行静态压力试验,得到不同掺量钢纤维混凝土的立方体抗压强度,并观察其破坏状态。然后运用Abaqus模拟建立了相应的有限元模型,得到相应掺量的Mises应力云图与应力应变曲线。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土的抗压强度显著提高,并在掺量为1.5%时抗压强度最大,但在纤维掺量达到2%时抗压强度降低。因此,钢纤维混凝土的抗压性能受到钢纤维掺量的显著影响,这对于钢纤维混凝土的工程应用具有重要的指导意义。     

冲击载荷作用下钢纤维增强混凝土的数值模拟

为了验证混凝土试件的侧限效应和钢纤维的增强和增韧效应,该文采用实验得出的应力应变曲线,通过ANSYS/LS-DYNA软件对SHPB混凝土冲击压缩实验的数值模拟,定性地再现了实验过程.     

活性粉末混凝土冲击压缩性能及本构关系

为了克服传统活性粉末混凝土（RPC）须高温蒸养的缺点,采用粒化高炉矿渣代替部分水泥制备出免蒸养RPC,利用直径为80 mm的霍普金森压杆试验系统（SHPB）对免蒸养RPC进行冲击压缩试验研究,探究率效应对免蒸养RPC动态力学性能的影响规律,建立动态本构模型. 结果表明：在10~290 $ {{\rm{s}}^{ - 1}}$的应变率范围内,免蒸养RPC的峰值应力、峰值应变和冲击韧性表现出明显的率敏感性,而弹性模量在不同应变率下基本保持不变. 改进型Z-W-T黏弹性本构模型和基于Weibull分布的模型均能对免蒸养RPC的动态应力-应变曲线进行较好的描述,基于Weibull分布的模型所含参数相对较少,根据模型中各参数与应变率之间的关系可以对不同应变率下的应力-应变曲线进行预测.     

冲击荷载下矩形钢管混凝土柱－钢梁节点受力性能数值模拟

为研究矩形钢管混凝土柱－钢梁节点在冲击荷载下的力学性能,在总结归纳相关文献的基础上,选取合理的模型尺寸和本构关系,利用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对落锤冲击荷载下的钢管混凝土柱－钢梁节点受力性能进行数值模拟。通过设置接触对用来考虑钢管壁与混凝土间的粘结滑移效应,采用面面接触方式模拟冲击体与构件之间的接触作用,利用接触应力法对试件的动力响应进行分析,最终获得试件冲击力时程曲线和核心混凝土的应力云图;同时,考虑混凝土损伤塑性对节点核心区应力变化的影响。研究表明：冲击力峰值的计算值与理论值吻合较好,考虑混凝土损伤塑性可以提高数值模拟精度。     

橡胶颗粒沥青混合料破冰试验及其数值模拟

为了揭示橡胶颗粒沥青混合料的破冰机理,通过构建不同冰层厚度条件下橡胶颗粒沥青混合料与冰层相互作用的离散元数值模型,将摆值平均加权回升量及摆值平均加权回升率的宏观参数与应变能及颗粒位移的细观参数进行比较发现:在冰层厚度达到4 mm的节点处,摆值平均加权回升量及摆值平均加权回升率基本达到了恒定值;当冰层厚度为1 mm时,模型中颗粒的位移最大,克服冰层颗粒间拉力所消耗的应变能最大.最后,从宏观角度与细观角度研究了橡胶颗粒沥青混合料的破冰机理.     

橡胶沥青性能试验研究

通过室内试验对以A级70号和90号基质沥青制备的橡胶沥青的性能进行分析研究,试验结果表明,橡胶粉对沥青材料具有较好的改性效果,橡胶粉的加入提高了基质沥青的高温稳定性、弹性恢复性能和粘度,并且橡胶沥青的软化点比基质沥青也有显著的提高,改善了沥青的路用性能。     

飞机座椅竖向冲击数值模拟研究

建立三维数值模拟模型,包括飞机座椅、乘客及约束系统,能够直观的反应坠撞过程中各分系统所起的作用.结合坠落姿态和坠撞条件,本文对飞机座椅做出了合理的简化,模拟了座椅、假人及约束系统在14g竖向冲击过载下的动态过程,与试验结果进行了对比,基本上吻合.     

带裂缝混凝土氯离子扩散作用试验研究及数值模拟

为了准确评估带裂缝工作混凝土结构的耐久性能,针对氯离子在带裂缝混凝土中的扩散过程进行研究。提出了无损制备裂缝的方法,可高效易行地在混凝土侧面及内部产生裂缝。对带裂缝的水泥砂浆试件进行氯盐溶液浸泡试验,深入研究了单缝和双缝试件中氯离子的扩散作用,修正了氯离子的扩散系数,并对带裂缝混凝土的氯离子扩散过程进行了数值模拟。研究结果表明：氯离子会沿裂缝发展方向及垂直于裂缝发展方向扩散,随着水灰比的减小,砂浆试件的抗氯离子扩散性能明显提高,在一定范围内,当裂缝间距增大,双缝间的氯离子扩散交互影响作用明显减小,ANSYS软件的模拟结果与试验数据吻合良好。     

铁尾矿砂浮石混凝土梁抗剪性能数值模拟研究

运用ABAQUS软件来控制混凝土等级、剪跨比以及配箍率的不同来模拟铁尾矿砂浮石混凝土梁的抗剪性能.模拟结果分析表明:剪跨比的减小、混凝土强度的提高、配箍率的增大可以使得混凝土梁的抗剪承载力得到提高.     

冲击荷载作用下混凝土抗压强度的细观力学数值模拟

为研究混凝土在冲击荷载作用下的细观破坏机制,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的黏结带所构成的三相复合材料,根据瓦拉文公式确定代表骨料的颗粒数,采用蒙特卡罗方法生成随机骨料模型.采用双折线损伤模型描述混凝土细观单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对湿筛混凝土立方体小试件和全级配混凝土立方体大试件在冲击荷载作用下的细观破坏机制进行数值模拟,给出了试件的应力-应变曲线和动态抗压强度.研究结果表明,数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.