当前位置:主页 > 经济论文 > 建筑经济论文 >

钢-PVA混杂纤维混凝土动态本构模型及其有限元分析

发布时间:2018-08-16 12:45
【摘要】:钢-PVA混杂纤维混凝土(Steel and PVA Hybrid Fiber Concrete,简称S-PHFC)可以阻止混凝土内部初始微裂纹的发展,控制宏观裂缝的开展速度,提高其强度、抗冲击性和抗裂性能、韧性等。在一些易受冲击、爆炸等动力荷载作用的工程领域,混杂纤维混凝土的力学性能发挥得更加显著,具有广阔的应用前景。由于钢纤维和PVA纤维在混凝土中乱向分布,因此S-PHFC是一种性能极为复杂的材料,对它的力学性能的研究至今尚未完善,其在动力荷载下的本构研究更少。本文首先对国内外关于混杂纤维混凝土的发展历程、本构研究和数值模拟现状进行简要的综述,阐述了六种常用的混凝土类材料的动态本构模型,并对每个本构模型作了详细分析。HJC模型是应用比较多且研究相对来说比较成熟的混凝土动态本构模型,但是原始的HJC本构模型并不适用含有一定体积分数的钢纤维和PVA纤维的混杂纤维混凝土,于是基于课题组钢-PVA混杂纤维混凝土冲击压缩实验,考虑纤维的增强作用和应变率效应,本文提出改进HJC动态本构模型,利用有限元软件LS-DYNA进行数值拟合,得到了以下成果:(1)阐述了钢纤维和PVA纤维对混杂纤维混凝土的增强、阻裂和增韧作用基本原理,考虑两种纤维的共同作用,结合SHPB实验数据,得出了不同纤维含量和不同应变率下的纤维增强因子、增韧增益指标和应变率增长因子公式。(2)钢-PVA混杂纤维混凝土同混凝土一样都具有应变率敏感性,且动态增强系数与对数应变率呈双折线关系。当对数应变率低于某个值时,动态增强系数DIF基本维持不变,但当对数应变率超过该阀值时,DIF随对数应变率增大而增大,并拟合出了此阶段的公式。(3)对钢-PVA混杂纤维混凝土的损伤因子进行了讨论,并拟合出计算损伤因子的方法。(4)考虑钢-PVA纤维的增强作用和应变率效应,提出了改进的HJC动态本构模型,为材料的数值模拟奠定基础。(5)实现了钢-PVA混杂纤维混凝土冲击响应的有限元数值模拟,模拟结果与实验结果吻合度高,说明数值模拟是可靠的,本文改进的HJC动态本构是适于本实验的。
[Abstract]:Steel-PVA hybrid fiber reinforced concrete (Steel and PVA Hybrid Fiber Concrete,) can prevent the development of initial micro-cracks in concrete, control the development speed of macroscopic cracks, improve its strength, impact resistance, crack resistance, toughness and so on. In some engineering fields where dynamic loads such as shock and explosion are applied, the mechanical properties of hybrid fiber reinforced concrete are more prominent and have a broad application prospect. Due to the random distribution of steel fiber and PVA fiber in concrete, S-PHFC is a kind of material with very complex properties. The study of its mechanical properties is not perfect, and the constitutive study of S-PHFC under dynamic load is even less. In this paper, the development history, constitutive research and numerical simulation of hybrid fiber reinforced concrete at home and abroad are summarized briefly, and the dynamic constitutive models of six kinds of common concrete materials are expounded. Each constitutive model is analyzed in detail. HJC model is a relatively mature dynamic constitutive model of concrete. However, the original HJC constitutive model is not suitable for hybrid fiber concrete with certain volume fraction of steel fiber and PVA fiber. Considering the reinforcing effect of fiber and strain rate effect, the improved HJC dynamic constitutive model is proposed in this paper. The numerical simulation results are obtained by using finite element software LS-DYNA. The following results are obtained: (1) the reinforcement of hybrid fiber concrete by steel fiber and PVA fiber is expounded. Based on the basic principle of anti-cracking and toughening, considering the joint action of the two fibers and combining with the experimental data of SHPB, the fiber reinforcement factors with different fiber contents and different strain rates are obtained. (2) Steel-PVA hybrid fiber reinforced concrete is as sensitive to strain rate as concrete, and the dynamic enhancement coefficient has a double linear relationship with logarithmic strain rate. When the logarithmic strain rate is lower than a certain value, the dynamic enhancement coefficient (DIF) remains basically unchanged, but when the logarithmic strain rate exceeds the threshold, the DIF increases with the increase of the logarithmic strain rate. The formula of this stage is fitted. (3) the damage factor of steel-PVA hybrid fiber concrete is discussed, and the method of calculating damage factor is fitted out. (4) the reinforcement and strain rate effect of steel PVA fiber are considered. An improved HJC dynamic constitutive model is proposed, which lays a foundation for the numerical simulation of the material. (5) the finite element numerical simulation of the impact response of steel PVA hybrid fiber reinforced concrete is realized. The simulation results are in good agreement with the experimental results, which shows that the numerical simulation is reliable. The improved HJC dynamic constitutive model is suitable for this experiment.
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU528

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郭靓;;浅谈混杂纤维混凝土的增强机理[J];科技信息;2011年03期

2 张冲;宁博;;混杂纤维混凝土地铁管片数值模拟研究[J];混凝土与水泥制品;2012年10期

3 周明芳;;混杂纤维混凝土动力特性的试验研究[J];江西科学;2008年04期

4 晁俊豪;;混杂纤维混凝土的研究现状及展望[J];建筑;2010年07期

5 方和江;李新;;混杂纤维混凝土疲劳试验研究[J];建材世界;2010年06期

6 王成启;;不同几何尺寸混杂纤维混凝土物理模型的研究[J];混凝土与水泥制品;2010年06期

7 杨昌泉,农升河,陈自德;掺超混杂纤维喷射混凝土的研究[J];铁道标准设计;1999年Z2期

8 付兆岗,李铁翔;混杂纤维配筋喷射混凝土技术[J];铁道建筑技术;2000年05期

9 王量;鞠丽艳;胡春花;;混杂纤维高性能混凝土配合比优化设计[J];城市道桥与防洪;2006年04期

10 黄忠;;混杂纤维混凝土力学性能研究[J];福建建筑;2008年10期

相关会议论文 前10条

1 魏明晖;刘逸平;黄小清;汤立群;;混杂纤维混凝土的弯曲疲劳性能研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

2 潘炳衡;刘逸平;汤立群;黄小清;;混杂纤维混凝土冲击压缩特性的试验研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

3 黄忠;;混杂纤维混凝土力学性能研究[A];聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术研讨会论文集[C];2008年

4 鞠艳丽;张雄;;混杂纤维高性能混凝土配合比优化设计[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

5 黄忠;郑芸芳;;混杂纤维混凝土强度性能研究[A];高性能砼与高性能减水剂技术研讨会论文集[C];2007年

6 张元元;徐礼华;徐浩然;;钢-聚丙烯混杂纤维混凝土强度试验研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2010年

7 史文革;田稳苓;王晓伟;张海辉;;混杂纤维混凝土性能的试验研究[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年

8 焦红娟;刘丽君;史小兴;;混杂纤维在喷射混凝土中应用的研究[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年

9 李晗;高丹盈;赵军;;高温后混杂纤维高强混凝土基本力学性能[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年

10 杨礼明;余红发;麻海燕;;高性能混杂纤维增强膨胀混凝土的硫酸镁应力腐蚀[A];全国混凝土新技术、新标准及工程应用——“全国混凝土新技术、新标准及工程应用”学术交流会暨混凝土质量委员会和建筑材料测试技术委员会2010年年会论文集[C];2010年

相关博士学位论文 前2条

1 尤志国;混杂纤维自密实混凝土梁式构件的弯剪性能[D];大连理工大学;2010年

2 刘胜兵;混杂纤维增强高性能混凝土深梁受剪性能研究[D];武汉大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 薛丹丹;钢—聚丙烯混杂纤维再生混凝土梁抗裂性能试验研究[D];延边大学;2015年

2 杨龙超;混杂纤维—箍筋受弯构件抗剪性能试验研究[D];华北理工大学;2015年

3 周云龙;混杂纤维替代箍筋梁抗剪性能试验研究[D];华北理工大学;2015年

4 李小龙;混杂纤维/水泥基轻质保温材料的制备与性能研究[D];济南大学;2015年

5 胡星宇;聚乙烯醇、玄武岩混杂纤维混凝土性能研究[D];合肥工业大学;2015年

6 李习波;混杂纤维高强混凝土动态损伤本构关系[D];广州大学;2015年

7 朱安标;钢—聚丙烯混杂纤维高强混凝土耐久性试验研究与评价方法分析[D];辽宁工业大学;2016年

8 闫毅;混杂纤维高强混凝土冲击劈裂拉伸试验与仿真[D];广州大学;2015年

9 鲍威;混杂纤维混凝土冻融损伤研究[D];湖北工业大学;2016年

10 左祥祥;再生砖骨料混杂纤维混凝土剪切性能[D];郑州大学;2016年



本文编号:2186021

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/2186021.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户49d6c***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com