混杂纤维应变硬化水泥基复合材料的细观数值模拟

发布时间：2023-03-31 19:07

　　PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)是一种韧性极高的水泥基材料,在弯拉荷载作用下具有明显的应变硬化性能,其极限拉伸强度可超过5MPa,极限拉应变可以达到5%。但PVA纤维的弹性模量较低,当基体强度过高时,纤维在基体中呈断裂破坏的模式,不能充分发挥纤维的桥接作用,材料的强度会受到限制。研究发现,在PVA-ECC中掺入一定量的钢纤维,可以同时具有高韧性、高强度的性能。目前,钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料的研究主要集中在试验研究领域,有限元仿真较少,而实际试验耗时耗力,成本较高。因此,本文旨在数值模拟的角度提出一种新的钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料的建模方法,利用有限元模型研究单轴压缩、四点弯曲以及落锤冲击试验下的力学性能。本文主要研究内容和结果如下:(1)利用蒙特卡罗方法建立了混杂纤维的随机投放,运用MATLAB编写了三维线性纤维在空间中随机分布投放的算法,利用ABAQUS有限元软件,将MATLAB程序得到的三维线性混杂纤维投放入模型中,其中混杂纤维采用三维两节点桁架单元(T3D2),按照不同的角度和是否断裂分类建模,本构关系采用基于角度、埋置深度、断裂模式、摩擦滑轮...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源及背景
    1.2 ECC研究理论及发展概况
        1.2.1 ECC理论研究简介
        1.2.2 混杂纤维ECC的试验研究现状
        1.2.3 混杂纤维ECC的有限元数值模拟研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 混杂纤维ECC有限元模型的建立
    2.1 引言
    2.2 蒙特卡罗方法
        2.2.1 蒙特卡罗方法
        2.2.2 蒙特卡罗方法的实现
    2.3 三维线性纤维随机投放算法
    2.4 混杂纤维ECC细观有限元模型的建立
        2.4.1 建模方法
        2.4.2 砂浆的本构关系模型
        2.4.3 纤维材料
        2.4.4 纤维-基体联合本构关系模型
    2.5 本章小结
第3章 混杂纤维ECC的静态力学性能模拟
    3.1 引言
    3.2 混杂纤维ECC单轴压缩模拟
        3.2.1 单轴压缩模型的建立和验证
        3.2.2 混杂比例对抗压性能的影响
    3.3 混杂纤维ECC四点弯曲模拟
        3.3.1 四点弯曲模型的建立和验证
        3.3.2 混杂比例对弯曲性能的影响
        3.3.3 基体开裂强度对弯曲性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 混杂纤维ECC的动态力学性能模拟
    4.1 引言
    4.2 混杂纤维ECC落锤冲击有限元模型的建立和验证
    4.3 混杂比例对动态抗弯性能的影响
    4.4 基体开裂强度对动态抗弯性能的影响
    4.5 应变率对动态抗弯性能的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
附录一
致谢



本文编号：3775636