基于梁理论的ECC拉伸应变硬化与开裂行为的数值模拟

基于描述超高延性水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)中单根纤维拔出行为的等效弹性地基梁模型,通过纤维-基体系统切面的平面应变有限元分析,提出了等效连续梁弹簧约束刚度的显式计算方法,建立了改进的等效弹性地基梁模型,并将模型应用于ECC单轴拉伸应变硬化与多缝开裂行为的数值模拟分析。分别基于摩擦滑轮模型和等效弹性地基梁模型计算ECC应力-应变关系曲线,并与试验结果进行对比。结果表明：对于聚乙烯(PE)/ECC,大部分情况下基于等效地基梁模型的计算结果与试验结果相比于聚乙烯醇(PVA)/ECC更加吻合。表明本文提出的改进的等效地基梁模型能够很好地描述抗弯刚度无法忽略的纤维的拔出行为,对于此类ECC材料和结构的受力机制和设计理论具有一定的参考价值。     

基于V型缺口梁的聚乙烯纤维增强超高延性水泥基复合材料受剪性能试验研究

基于9根聚乙烯纤维增强超高延性水泥基复合材料(PE-ECC)和3根无纤维基体浇筑的V型缺口梁受剪性能试验，研究不同配合比和纤维体积掺量对V型缺口PE-ECC梁的剪切性能的影响。结果表明：对照组无纤维基体V型缺口梁表现为明显的脆性破坏特征，而V型缺口PE-ECC梁均发生延性破坏；V型缺口PE-ECC梁试验过程中裂缝主要出现在缺口两侧加载点与支座之间的区域，呈现明显的多缝开裂现象，当荷载达到峰值荷载之后试件的下支座处出现主裂缝并且试件具有明显的挠度，这与无纤维基体试件有着显著的区别；当纤维体积掺量在0%～2%范围内时，V型缺口PE-ECC梁的受剪承载力和延性随纤维体积掺量的增大而增加，且纤维体积掺量为2%的试件的裂缝开展较纤维体积掺量为1%的试件更加充分；当纤维体积掺量为2%时，PE-ECC梁的名义抗剪强度平均值为9.46MPa,为同配合比PE-ECC轴心抗拉强度的1.79倍。