超高性能纤维混凝土力学性能试验与有限元模拟研究

发布时间：2021-01-17 13:48

　　研究了超高性能纤维混凝土（UHPFRC）的抗拉、抗压性能,并与普通强度混凝土（NC）进行了对比。通过圆柱体、立方体抗压试验、棱柱体弯曲试验和圆柱体劈裂拉伸试验评估材料在压缩和拉伸下的极限承载力与弹性模量。采用有限元软件ABAQUS对UHPFRC的力学性能进行了模拟。结果表明:在缺乏试验数据的情况下,利用塑性损伤本构（CDP）模型定义UHPFRC能够较好地模拟该种材料的力学性能,两者吻合性较好。 

【文章来源】：新型建筑材料. 2020,47(09)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

UHPFRC试件

由图2可知，UHPFRC由于钢纤维的存在，即使试件不能继续承受荷载时，仍没有发生完全破碎。5个UHPFRC和5个NC圆柱体试件抗压应力-应变曲线见图3，通过该曲线可以求出试件的抗压强度和弹性模量。由于UHPFRC的应力-应变曲线与NC的不同，根据文献[3]的建议使用相当于极限抗压强度10%和30%的数值来计算弹性模量。计算得到的抗压强度与弹性模量见表3。

5个UHPFRC和5个NC圆柱体试件抗压应力-应变曲线见图3，通过该曲线可以求出试件的抗压强度和弹性模量。由于UHPFRC的应力-应变曲线与NC的不同，根据文献[3]的建议使用相当于极限抗压强度10%和30%的数值来计算弹性模量。计算得到的抗压强度与弹性模量见表3。由图3可见，NC试件在达到峰值抗压强度前时表现为弹性行为，继续加载后发生较快的应变软化现象。在第1条裂缝形成后，当侧向变形超过其拉伸能力时，NC试件的总强度下降，并突然发生开裂破坏。相比之下，UHPFRC试件的弹性行为一直保持在抗压强度的50%左右，然后应变硬化行为达到其峰值强度。主要的原因是钢纤维与水泥基体之间的相互作用导致混凝土表面在整体强度损失下仍保持完整的延性受压破坏。NC荷载-位移曲中有明显的下降段，说明NC具有显著的脆性行为，但是UHPFRC在达到与NC相同应变时未观察到下降段，表明材料的延性行为，而UHPFRC观察到应力-应变曲线下降较为缓慢，从而说明UHPFRC的延性较NC好。

【参考文献】：
期刊论文
[1]钢纤维取向角对超高性能混凝土抗拉强度的影响[J]. 王强.  混凝土与水泥制品. 2019(01)
[2]基于ABAQUS的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土损伤塑性本构模型取值方法研究[J]. 池寅,黄乐,余敏.  工程力学. 2017(12)
[3]ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数标定及验证[J]. 刘巍,徐明,陈忠范.  工业建筑. 2014(S1)
[4]超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能[J]. 徐世烺,蔡向荣.  水利学报. 2009(09)
[5]高性能混凝土与超高性能混凝土的发展和应用[J]. 冯乃谦.  施工技术. 2009(04)



本文编号：2983003