钢纤维水泥基复合材料弹性模量和峰值应变的研究

通过对不同微钢纤维掺量的9种配合比的钢纤维水泥基复合材料单轴压缩试验,研究了微钢纤维掺量对水泥基复合材料弹性模量和峰值应变的影响。试件采用150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试块。单轴受压试验获得了棱柱体试件的轴心抗压强度、峰值应变和弹性模量,并系统分析了微钢纤维体积掺量对上述参数的影响。在试验结果基础上,分别给出了可以考虑微钢纤维掺量影响的弹性模量和峰值应变与轴心抗压强度的拟合公式。     

规则六面体多重网格生成方法的研究

本文介绍了CFD前处理技术的重要性和网格自动生成技术的发展现状,根据多重网格法的基本思想和应用,开发了基于Windows平台的前处理软件,实现了规则六面体多重网格的自动生成。在进行网格划分时,该软件可以根据需要对边界进行疏密不同的局部单重网格划分,然后在单重网格基础上进行加密划分,最后建立粗细网格间的节点坐标映射,生成多重网格。采用此软件,对室内空气数值模拟中的典型几何模型进行了网格划分,生成了高质量的规则六面体网格,从而证明了该软件能有效且方便地应用于室内空气数值模拟中。     

混杂纤维水泥基复合材料的声发射特性研究

采用普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、外加剂、微镀铜钢纤维以及PVA纤维进行水泥基复合材料配比试验,设计和制造了尺寸为150mm×l50mm×300mm的棱柱体轴心抗压试件,通过实验和分析得到了三种不同应力条件下的声发射特征参数。     

定向钢纤维活性粉末混凝土受弯及受剪力学性能试验研究

通过电磁场干预活性粉末混凝土(RPC)中钢纤维分布特征,制备了纤维体积掺量为1.5%的定向分布钢纤维RPC(ASFRPC)和乱向分布钢纤维RPC(SFRPC)试件,并对各试件开展了双面直剪试验和四点弯曲试验,分析了纤维长度(13~20 mm)和纤维方向对RPC试件的开裂性能、抗弯承载力、弯曲韧性、抗剪强度、剪切韧性等的影响。研究表明:纤维长度和方向对钢纤维PRC试件的初裂强度和初裂挠度无明显影响;双面直剪试验中,ASFRPC试件的强度、峰值变形及韧性相比SFRPC试件均得到了显著提高,表现出更高的剪切性能;四点弯曲试验中,ASFRPC试件的弯曲峰值应力、弯曲韧性、峰值位移较SFRPC试件均有显著提升。纤维方向对弯曲性能和剪切性能的影响比纤维长度更显著。     

基于纤维取向分布的钢纤维混凝土的非线性本构模型

钢纤维混凝土的力学性质和本构关系是其应用的基础,因此研究其本构模型具有十分重要的意义。通过ODF得出纤维正交各向异性弹性本构,并结合混凝土的损伤塑性本构模型,利用ABAQUS提出一种新的钢纤维混凝土的非线性本构模型。根据纤维的分布状态对550mm×150mm×150mm的纤维混凝土梁进行合理划分,并分别求解体积单元中相应的纤维本构关系,结合混凝土本构模型提出钢纤维混凝土的本构模型。最后通过对比四点弯曲试验和相应数值模拟的结果来验证提出的本构模型的正确性和有效性,以及研究钢纤维的加入对混凝土力学性能的影响。     

活性粉末混凝土抗压力学性能及指标取值

基于最紧密堆积原则进行活性粉末混凝土(RPC)配合比设计,对RPC在热水养护制度下的抗压强度和变形性能进行试验研究,建立了RPC立方体抗压强度计算模型.结果表明:RPC立方体试件沿加载端向下产生纵向裂缝,棱柱体试件的破坏形态包括剪切型和楔子型;RPC二次与首次抗压强度的比值约为080,轴心与立方体抗压强度的比值与普通混凝土基本相同;RPC抗压强度和弹性模量随着水胶比的增大而减小,随着钢纤维体积分数和硅灰掺量的增大而增大,所建立的强度计算模型准确性较好.将RPC划分为10个强度等级,确定了不同等级RPC的抗压强度平均值和变异系数,建立了轴心抗压强度、弹性模量和峰值应变的表达式,最终提出了不同强度等级RPC的抗压力学性能指标建议取值.     

活性粉末混凝土热工参数试验研究

采用热线法对4种不同体积纤维掺量（素活性粉末混凝土、体积掺量0.2%聚丙烯纤维、体积掺量2%钢纤维、混合掺加体积掺量0.2%聚丙烯纤维和2%钢纤维）、几何尺寸为230mm×165mm×65mm的活性粉末混凝土（RPC）试件进行导热系数测定试验,获得了常温及100、200、300、400、500、600、700、800、900℃下的RPC导热系数实测值。研究温度、纤维种类和掺量对RPC导热系数的影响,拟合得到了RPC导热系数随温度升高而降低的关系式。并将RPC导热系数与高强混凝土和普通混凝土对比,结果表明,RPC的导热系数高于高强混凝土和普通混凝土。进行RPC试件的反演分析用高温试验,测量高温炉内试件中心温度。综合RPC导热系数实测值与试件中心实测升温曲线,采用ABAQUS有限元分析软件对高温下RPC试件的温度场进行模拟,进而反推出与各测点温度相对应的RPC比热容值,建立了常温至100℃及600~900℃时为常值,100~600℃随温度升高而增大的RPC比热容计算式。     

南京牛首山佛顶宫大穹顶铝合金板式节点试验研究及有限元分析

南京牛首山佛顶宫大穹顶为单层铝合金单层网壳,采用铝合金板式节点连接。为直观了解节点受力性能和破坏机理,对杆件高度为550mm的足尺铝合金网格单元试件进行试验研究。结果表明,节点符合"强节点弱构件"的基本要求。在试验的基础上,采用ABAQUS及ANSYS软件对铝合金板式节点及铝合金网格单元进行有限元分析,有限元分析结果和试验现象基本一致,验证了有限元模型的合理性与有效性。试验与有限元模拟的对比分析结果表明,本项目采用的铝合金板式节点在设计荷载作用下是安全和可靠的。     

钢纤维活性粉末混凝土力学性能试验研究

通过对70．7,100,150mm三种立方体和100mm×100mm×300mm棱柱体试件的抗压及劈裂抗拉试验,对活性粉末混凝土的强度、强度的尺寸效应、立方体与棱柱体强度之间关系、弹性模量及其与立方体强度之间的关系进行了较为系统的研究,并利用数值回归分析法给出了相互之间关系的数学表达式,计算结果与试验结果吻合较好。     

薄壁梁空间分析的六面体十二结点广义协调元

为了减少薄壁梁空间分析的单元分割数,在六面体十二结点等参元的基础上,构造了一种具有八个非协调位移函数的新型六面体十二结点广义协调元.通过在单元自然坐标η方向有选择性的引入高阶非协调位移插值函数,使得单元在边长尺寸相差悬殊的网格划分下仍有较高的精度.单元的非协调位移场能满足网格无限划分时的边界极限协调条件,因此能确保单元收敛.数值计算表明,该广义协调元具有很高的计算精度,可适应边长尺寸相差悬殊的网格划分,能有效减少有限元分析的单元分割数.     

纤维活性粉末混凝土受拉力学性能研究

活性粉末混凝土(RPC)是最新发展起来的水泥基材料,具有优越的力学性能和耐久性;抗拉强度和变形是混凝土最基本的力学性能之一。本文进行120组不同尺寸的立方体试件的劈拉强度、60组40mm×40mm×160mm的纤维RPC抗折性能的试验。探讨纤维RPC的劈拉强度、抗折强度、压劈比、压折比及它们的破坏机理。     

预应力混凝土矩形截面梁弯曲破坏过程的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,对预应力混凝土矩形截面梁的弯曲破坏过程进行了模拟,并对有限元模型的建立、材料模型的选取、单元的选择以及网格的划分进行了说明。数值试验再现了试件的整个破坏过程,分析结果与实际试验结果比较吻合,也为钢筋混凝土结构的研究提供了新的方法和途径。     

高温后不同聚丙烯纤维掺量活性粉末混凝土力学性能试验研究

完成了聚丙烯纤维(PPF)体积掺量分别为0、0.1%、0.2%和0.3%的活性粉末混凝土(RPC)经20~900℃后的力学性能试验,包括70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方体受压试验、70.7 mm×70.7 mm×228.0 mm棱柱体受压试验、40 mm×40 mm×160 mm棱柱体受折试验和“8”字形试件轴心受拉试验。考察了PPF对RPC高温爆裂的抑制效果,分析了PPF掺量和经历温度对RPC高温后力学性能(残余立方体抗压强度、残余轴心抗压强度、残余抗折强度和残余轴心抗拉强度)的影响。结果表明：PPF体积掺量0.1%和0.2%时对RPC高温爆裂的抑制作用不明显,体积掺量0.3%时可以防止RPC发生爆裂;常温下PPF的掺入对RPC力学性能有不利影响,经历温度高于200℃时,随PPF掺量的增大高温后RPC力学性能相应提高;掺PPF的RPC高温后残余抗压强度、残余抗折强度和残余轴心抗拉强度均随经历温度的升高先增大后减小,3种强度的临界温度分别为300℃、300℃和120℃。根据试验统计数据建立了高温后PPF体积掺量不同的RPC残余抗压强度、残余抗折强度和残余轴心抗拉强度随温度变化的计算式。     

钢管混凝土核心柱节点有限元模拟

采用ABAQUS对一个钢管混凝土核心柱节点试件建立数值模型进行模拟分析,并与试验结果对比。从材料本构的定义、单元的选择、模型的划分、边界条件和荷载的施加等方面,较为系统的阐述了节点的有限元模拟,通过模拟计算得到的节点荷载位移曲线和破坏模式,与试验结果吻合较好。     

不同建模因素对钢筋混凝土柱滞回曲线的影响

数值模拟是研究结构和构件抗震性能的重要手段之一。本文以一根钢筋混凝土柱的拟静力试验为基础,通过有限元软件OpenSees,采用非线性纤维单元进行了有限元模拟,分析了网格划分、积分点数量的选取对模拟结果的影响。通过分析比较,最后给出相应的合理参数。     

不规则开洞对剪力墙承载力的影响

采用四结点矩形单元对开洞剪力墙结构模型进行网格划分,然后根据有限单元法的位移解法计算出各个节点的位移,进而求出相应的应力。针对剪力墙不规则开洞的情况,采用Matlab编程计算了11层剪力墙在水平荷载作用下的位移和应力,并讨论了不规则开洞对结构承栽力的影响。将文章数值分析结果与简化计算结果和ANSYS分析结果进行比较,取得比较一致的结论。     

混凝土箱梁结构力学特性分析与安全评价研究

为全面了解预应力箱梁结构的非线性力学性能,基于大型非线性有限元软件MSC.MARC,建立预应力箱梁三维非线性有限元模型,混凝土采用六面体单元,钢筋采用truss杆单元,预应力通过钢筋单元的初始应力输入施加.模拟分析了预应力箱梁在集中荷载作用下的结构力学特性,并通过试验对计算结果进行验证,通过计算与试验结果对既有结构的安全性进行评价.     

配置HRB500E钢筋梁柱节点数值模拟

本文采用超级节点模型模拟配置HRB500E钢筋梁柱节点在低周反复荷载作用下的非线性反应。基于Open Sees软件编写了分析程序,该程序选取Beam-Column Joint单元及合适的材料本构模型,并利用修正斜压场理论(MCFT)确定节点核心区的参数。MCFT定参通过自编Matlab算例实现。通过Open Sees软件对3个配置HRB500E钢筋梁柱节点试件进行数值模拟,得到试件梁端的荷载-位移曲线。通过与试验结果对比发现,两者的滞回曲线吻合良好,具体表现为滞回曲线最大荷载误差较小、滞回环峰值荷载走势较一致,并且捏缩效应也较一致。     

钢纤维活性粉末混凝土力学特性

对钢纤维掺量(体积分数,下同)为0%,1%,2%和4%的4种活性粉末混凝土(RPC),在较长龄期(3a)时进行单轴压缩试验,得到其轴向、径向应力-应变全曲线及轴应力-体应变曲线,并对以上曲线进行分析.结果表明:钢纤维活性粉末混凝土(SFRPC)峰值强度随钢纤维掺量的增加几乎呈线性增加,当钢纤维掺量为4%时,其圆柱体试件(Ф50×100mm)峰值强度可达218MPa;轴向峰值应变及平均泊松比随钢纤维掺量的增加而增加;钢纤维掺量为0%的素RPC弹性模量最大,钢纤维掺量为1%,2%和4%的SFRPC弹性模量相当;素RPC表现为劈裂破坏,钢纤维掺量为1%的SFRPC表现为单剪切破坏,而钢纤维掺量为4%的SFRPC表现为X形剪切破坏.     

双层箍筋约束混凝土圆形柱竖向承载特性数值模拟

利用ABAQUS有限元软件模拟双层箍筋约束圆形柱,采用混凝土损伤塑性本构模型、钢筋双折线本构模型建立了圆形柱竖向承载特性有限元模型。分别对混凝土和箍筋采用四面体单元和六面体单元划分网格,通过应变控制加载,得到模拟的双层箍筋约束混凝土圆形柱核心混凝土的应力-应变曲线、应力云图,分析了内外层箍筋对核心混凝土的约束效应。结果表明:模拟结果和试验结果的吻合性较好。