基于CT扫描的纳米偏高岭土混凝土力学性能数值模拟
发布时间：2021-02-20 14:36
为了研究内部组成材料对混凝土力学性能的影响,首先利用力学试验获得偏高岭土水泥砂浆的力学参数;随后利用CT扫描和图像分割技术得到偏高岭土混凝土内部水泥砂浆、骨料及孔隙分布,建立偏高岭土混凝土二维细观数值模型,利用该数值模型研究纳米偏高岭土混凝土在模拟力学测试中的破坏特征;最后探索利用Mimics模块建立纳米偏高岭土混凝土三维细观数值模型的方法。论文的具体工作如下:（1）纳米偏高岭土砂浆的力学性能试验与本构模型选择。通过抗压强度和抗折强度试验,研究纳米偏高岭土掺量对水泥砂浆抗压强度及抗折强度的影响;建立偏高岭土水泥砂浆的二维细观数值模型,将数值方法与试验方法获得的偏高岭土水泥砂浆的抗压、抗折强度进行了比较分析,验证了模型的合理性。（2）纳米偏高岭土混凝土二维细观模型建立与分析。利用灰度分割原理,对CT扫描试验获得的偏高岭土混凝土断层扫描图像进行灰度统计;确定骨料、砂浆、孔隙的边界域分割值,获得其平面分布,建立纳米偏高岭土混凝土二维平面细观数值模型。利用该模型分析了单轴抗压和单轴抗拉过程中,骨料面积占比、几何非线性等参数对偏高岭土混凝土试块破坏特征的影响规律。（3）考虑界面过渡区的纳米偏高岭...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＣＴ仪工作组??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗｏｒｋ?ｇｒｏｕｐ?ｏｆ?ＣＴ??目前众多学者采用ＣＴ扫描法对混凝土损伤机理开展了大量研究
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６７１－１９９９）的相关规定［６３］，??先将ＮＭＫ置于水中超声分散１５ｍｉｎ，然后将制备好的ＮＭＫ悬浊液与水泥、砂拌合均??匀；最后将拌合物装入准备好的模具中，并振捣６０次，排出ＮＭＫ水泥砂浆内的气泡；??试件制备完成后放入标准养护室（２（ＴＣ、湿度大于９５％）中养护，２４小时后脱模。脱??模后将试件放入饱和Ｃａ（ＯＨ）２溶液中直至试验龄期。试件养护到规定试验龄期后进行抗??折、抗压强度试验，试验过程按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》［６４］进行。??ＮＭＫ水泥砂浆抗折试件如图２．１所示。??????乂?．，，：怎??；．．；？？??图２．１纳米偏高岭土水泥砂浆试件??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ｏｆ?ｍｏｒｔａｒ?ｗｉｔｈ?ａｄｄｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ＮＭＫ??－１０－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同密度粗粒料强度特性的大型真三轴试验[J]. 姜景山,左永振,程展林,潘家军. 岩土力学. 2020(08)
[2]纳米SiO2在水泥基材料中的应用研究进展[J]. 王丹,张丽娜,侯鹏坤,程新. 硅酸盐通报. 2020(04)
[3]二长花岗岩三轴试验及力学特性分析[J]. 陈法彬,张福岗. 能源技术与管理. 2020(01)
[4]二维混凝土不规则骨料提取与重构技术[J]. 肖开乾,谢德擎,石亮,夏文辉. 混凝土. 2020(02)
[5]纳米二氧化硅改性SAP内养护水泥基材料的力学性能研究[J]. 王豪杰,刘荣桂,崔钊玮,蔡俊华,王振兴,薛江. 硅酸盐通报. 2020(01)
[6]骨料类型及界面改善对橡胶混凝土力学性能的影响[J]. 刘保东,冯明扬,林柏欢,柴彦凯,贺文涛. 中国铁道科学. 2019(06)
[7]带裂缝服役混凝土结构力学性能的多尺度模拟方法[J]. 王飞阳,黄宏伟,张东明,孙龑. 建筑结构学报. 2019(12)
[8]纳米二氧化硅对水泥-粉煤灰体系氯离子固化能力的影响[J]. 吕周岭,罗英,马保国,谭洪波,刘晓海,陈偏,张挺. 硅酸盐通报. 2019(07)
[9]基于Ansys的混凝土随机骨料模型及细观力学分析[J]. 徐青,周祥森,程志诚. 武汉大学学报(工学版). 2019(12)
[10]二级配凸多边形骨料随机分布混凝土动态特性[J]. 周姝航,刘海峰. 混凝土. 2019(04)
博士论文
[1]酸雨环境下CFRP增强钢筋混凝土受弯构件耐久性研究[D]. 栾海洋.大连海事大学 2018
[2]基于CT图像的混凝土损伤演化及数值模拟研究[D]. 袁则循.中国矿业大学(北京) 2016
[3]下颌角截骨整形手术三维有限元模型的建立及生物力学研究[D]. 张劲.南方医科大学 2010
硕士论文
[1]基于随机骨料模型的混凝土细观结构与力学特征关联性分析[D]. 袁周祥.河北工程大学 2019
[2]纳米材料协同硅灰对混凝土抗渗性能的影响[D]. 王衍升.济南大学 2018
[3]纳米偏高岭土水泥砂浆物理力学及渗透性研究[D]. 郭晓玉.大连海事大学 2018
[4]混凝土单轴压缩及单轴拉伸破坏过程的细观数值试验及CT验证[D]. 时文涛.长安大学 2017
[5]基于随机骨料模型细观混凝土界面过渡区力学性能研究[D]. 张迎雪.西北农林科技大学 2017
[6]基于格构模型的三维多尺度混凝土受拉断裂过程数值模拟[D]. 刘家煜.哈尔滨工业大学 2016
[7]界面结构和力学性能对混凝土强度影响研究[D]. 孔宇田.郑州大学 2015
[8]基于CT图像的人体腰椎有限元模型构建与力学分析[D]. 魏峰.南京理工大学 2015
[9]混凝土中砂浆—骨料界面力学性能试验研究[D]. 朱亚超.大连理工大学 2011
[10]考虑细观的水泥混凝土养生变异性研究[D]. 郑丽华.长安大学 2010
本文编号：3042911
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＣＴ仪工作组??Ｆｉｇ．?１．２?Ｗｏｒｋ?ｇｒｏｕｐ?ｏｆ?ＣＴ??目前众多学者采用ＣＴ扫描法对混凝土损伤机理开展了大量研究
?大连海事大学硕士学位论文???思路如图１．３所不。??基于细观尺度的ＮＭＫ混凝土宏观力学性能研宄????Ｉ????砂浆性能试验１?｜?ＣＴ扫描切片｜?像素膨胀｜三维几何模型＾??砂浆参数及?骨料参数、?｜界面参数、几?｜三维蒙罩和??其本构模型?形状大小?何形状?体网ｇ划分??砂浆单轴压?｜混凝土单轴拉?界面过渡区数?混凝土三维数??缩数值模拟?压数值模拟?值模拟?值模拟???！???内部组成材料和整体力学性能的联系??图１．３研究思路??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ??１．５主要研究内容??本文基于材料细观尺度，依照实验数据及数值模型推进混凝土材料损伤过程的研宄，??主要研宄内容有以下几点：??（１）通过试验研究ＮＭＫ水泥砂浆力学性能变化规律，讨论ＮＭＫ对砂浆材料抗折、??抗压强度的影响，采用混凝土塑性损伤理论建立砂浆二维数值模型，分析混凝土塑性损??伤模型对ＮＭＫ砂浆的适应性。??（２）利用ＣＴ扫描获得混凝土内部骨料和砂浆的大孝位置关系，构建混凝土二维??细观数值模型，分析孔隙的分布特征与三相材料各自性能对混凝土整体力学的影响，得??到细观结构材料与宏观力学性能的联系。??－７－??
６７１－１９９９）的相关规定［６３］，??先将ＮＭＫ置于水中超声分散１５ｍｉｎ，然后将制备好的ＮＭＫ悬浊液与水泥、砂拌合均??匀；最后将拌合物装入准备好的模具中，并振捣６０次，排出ＮＭＫ水泥砂浆内的气泡；??试件制备完成后放入标准养护室（２（ＴＣ、湿度大于９５％）中养护，２４小时后脱模。脱??模后将试件放入饱和Ｃａ（ＯＨ）２溶液中直至试验龄期。试件养护到规定试验龄期后进行抗??折、抗压强度试验，试验过程按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》［６４］进行。??ＮＭＫ水泥砂浆抗折试件如图２．１所示。??????乂?．，，：怎??；．．；？？??图２．１纳米偏高岭土水泥砂浆试件??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ｏｆ?ｍｏｒｔａｒ?ｗｉｔｈ?ａｄｄｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ＮＭＫ??－１０－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同密度粗粒料强度特性的大型真三轴试验[J]. 姜景山,左永振,程展林,潘家军. 岩土力学. 2020(08)
[2]纳米SiO2在水泥基材料中的应用研究进展[J]. 王丹,张丽娜,侯鹏坤,程新. 硅酸盐通报. 2020(04)
[3]二长花岗岩三轴试验及力学特性分析[J]. 陈法彬,张福岗. 能源技术与管理. 2020(01)
[4]二维混凝土不规则骨料提取与重构技术[J]. 肖开乾,谢德擎,石亮,夏文辉. 混凝土. 2020(02)
[5]纳米二氧化硅改性SAP内养护水泥基材料的力学性能研究[J]. 王豪杰,刘荣桂,崔钊玮,蔡俊华,王振兴,薛江. 硅酸盐通报. 2020(01)
[6]骨料类型及界面改善对橡胶混凝土力学性能的影响[J]. 刘保东,冯明扬,林柏欢,柴彦凯,贺文涛. 中国铁道科学. 2019(06)
[7]带裂缝服役混凝土结构力学性能的多尺度模拟方法[J]. 王飞阳,黄宏伟,张东明,孙龑. 建筑结构学报. 2019(12)
[8]纳米二氧化硅对水泥-粉煤灰体系氯离子固化能力的影响[J]. 吕周岭,罗英,马保国,谭洪波,刘晓海,陈偏,张挺. 硅酸盐通报. 2019(07)
[9]基于Ansys的混凝土随机骨料模型及细观力学分析[J]. 徐青,周祥森,程志诚. 武汉大学学报(工学版). 2019(12)
[10]二级配凸多边形骨料随机分布混凝土动态特性[J]. 周姝航,刘海峰. 混凝土. 2019(04)
博士论文
[1]酸雨环境下CFRP增强钢筋混凝土受弯构件耐久性研究[D]. 栾海洋.大连海事大学 2018
[2]基于CT图像的混凝土损伤演化及数值模拟研究[D]. 袁则循.中国矿业大学(北京) 2016
[3]下颌角截骨整形手术三维有限元模型的建立及生物力学研究[D]. 张劲.南方医科大学 2010
硕士论文
[1]基于随机骨料模型的混凝土细观结构与力学特征关联性分析[D]. 袁周祥.河北工程大学 2019
[2]纳米材料协同硅灰对混凝土抗渗性能的影响[D]. 王衍升.济南大学 2018
[3]纳米偏高岭土水泥砂浆物理力学及渗透性研究[D]. 郭晓玉.大连海事大学 2018
[4]混凝土单轴压缩及单轴拉伸破坏过程的细观数值试验及CT验证[D]. 时文涛.长安大学 2017
[5]基于随机骨料模型细观混凝土界面过渡区力学性能研究[D]. 张迎雪.西北农林科技大学 2017
[6]基于格构模型的三维多尺度混凝土受拉断裂过程数值模拟[D]. 刘家煜.哈尔滨工业大学 2016
[7]界面结构和力学性能对混凝土强度影响研究[D]. 孔宇田.郑州大学 2015
[8]基于CT图像的人体腰椎有限元模型构建与力学分析[D]. 魏峰.南京理工大学 2015
[9]混凝土中砂浆—骨料界面力学性能试验研究[D]. 朱亚超.大连理工大学 2011
[10]考虑细观的水泥混凝土养生变异性研究[D]. 郑丽华.长安大学 2010
本文编号：3042911
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