水泥基材料多裂纹断裂过程研究

发布时间：2020-10-18 01:04

　　 工程材料和工程结构中存在着许多裂纹,而相邻裂纹之间可能有相互作用,这容易导致结构的破坏。混凝土是现代主要的工程材料,其含有的裂纹大多为不等长裂纹。而PVA纤维水泥基复合材料拥有优异的延性,对裂纹的扩展有阻碍作用。因此,对水泥基材料的多裂纹断裂过程进行研究具有重要的意义。本课题基于试验及数值模拟,借助非接触测量设备,通过预制主次裂纹,对水泥砂浆、混凝土和PVA纤维水泥基复合材料的多裂纹相互作用以及起裂、扩展机制进行分析研究。论文的主要研究内容如下:(1)通过试验与数值模拟,研究不同次裂纹数与裂纹间距下的水泥砂浆试件的强度与破坏模式。结果表明:随次裂纹数的增加,试件的强度逐渐降低;而随裂纹间距的增加,强度逐渐上升;试件从主裂纹尖端处起裂,起裂形式多为翼裂纹;试验与模拟有较好的一致性。基于数值模拟,研究了不同裂纹倾角、长度、间距以及侧压因素对试件破坏的影响。结果表明:裂纹倾角因素对试件的影响最为明显,而长度因素影响最小;裂纹间距增加到一定值后,试件强度的上升幅度显著减少;侧压的存在会阻碍裂纹起裂和扩展。(2)通过试验与数值模拟,借助非接触测量,研究了不同次裂纹数与裂纹间距下的混凝土试件强度与破坏模式。结果表明:试件强度变化和裂纹起裂规律同水泥砂浆试件;试件表面裂纹尖端处首先出现应变集中,且裂纹之间的应变范围和应变值要大于其他裂纹的外部尖端处;应变云图具有明显的阶段性。(3)PVA纤维水泥基复合材料的研究方法与混凝土的一致,并将结果与混凝土的进行对比。结果表明:两种材料的强度变化与起裂规律相同;通过对比混凝土的结果,该复合材料具有大变形,较高的残余强度,良好的能量吸收能力等优点;PVA纤维能有效的阻止裂纹的扩展;随着次裂纹数的增加,裂纹的剪切应变就越大,但同一试件内各条裂纹的剪切应变趋势一致。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

第 4 章 混凝土多裂纹破坏过程研究天然砂水泥水干拌1分钟 搅拌2分钟加入粗骨料搅拌3分钟装入模具中拔不锈钢片养护12小时单轴压缩试验养护室制备流程养护流程拆模养护12小时振捣1分钟图 4.2 试件制作过程示意图Fig. 4.2 Sketch of test piece production process
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王平;冯涛;朱永建;余伟健;;加锚多组有序裂隙类岩体单轴破断试验分析[J];岩土工程学报;2015年09期

2 徐栋栋;郑宏;杨永涛;邬爱清;;多裂纹扩展的数值流形法[J];力学学报;2015年03期

3 席婧仪;陈忠辉;朱帝杰;陈庆丰;;岩石不等长裂纹应力强度因子及起裂规律研究[J];岩土工程学报;2015年04期

4 杨永明;鞠杨;毛灵涛;;三轴应力下致密砂岩裂纹展布规律及表征方法[J];岩土工程学报;2014年05期

5 赵延林;万文;王卫军;王敏;彭青阳;;类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与翼形断裂数值模拟[J];岩土工程学报;2013年11期

6 孙翔;刘传奇;薛世峰;;有限元与离散元混合法在裂纹扩展中的应用[J];中国石油大学学报(自然科学版);2013年03期

7 杨庆;刘元俊;;岩石类材料裂纹扩展贯通的颗粒流模拟[J];岩石力学与工程学报;2012年S1期

8 郑欣平;曹平;蒲成志;;类岩材料多裂隙体在单轴压缩下的数值模拟[J];科学通报;2012年13期

9 蒲成志;曹平;赵延林;张向阳;衣永亮;刘业科;;单轴压缩下多裂隙类岩石材料强度试验与数值分析[J];岩土力学;2010年11期

10 谭申刚;刘朝君;王锋;王新波;;广布损伤裂纹扩展试验与数值模拟[J];应用力学学报;2010年02期

相关硕士学位论文 前4条

1 底高浩;韧性尾矿砂PVA水泥基复合材料力学性能试验研究[D];沈阳工业大学;2016年

2 张少峰;尾矿砂PVA水泥基复合材料力学性能研究[D];沈阳工业大学;2014年

3 皮新萌;尾矿砂水泥基复合材料的断裂及损伤性能研究[D];沈阳工业大学;2014年

4 曹海;PVA纤维混凝土损伤演化声发射监测及破坏机理研究[D];大连理工大学;2011年

本文编号：2845563