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阻尼增强梯度结构混凝土设计及微细观性能

发布时间:2020-07-23 11:09
【摘要】:混凝土材料的阻尼功能对于增加高铁列车运行的安全稳定性和乘坐的舒适性、提高大跨度建筑物结构的安全性以及在减振降噪等方面具有重要意义,混凝土材料的阻尼功能也逐渐成为研究的热点。目前关于混凝土材料阻尼功能的研究很多,也取得了一些进展,但并没有解决阻尼功能和力学性能不可兼得的技术难题。针对以上问题,本文中引入功能梯度材料理论,对混凝土的材料和结构进行一体化设计,开发出阻尼增强梯度结构混凝土(Damping-enhanced Gradient Structure Concrete,DGSC),为提高混凝土的阻尼功能开辟新的思路。功能梯度混凝土一般由两种或以上的材料复合而成,本研究的阻尼增强梯度结构混凝土是由高阻尼混凝土和高性能混凝土组成,分别构成混凝土材料的阻尼层和结构层,采用自由阻尼结构的形式,通过对其材料和结构进行优化处理,使其具有高阻尼和高强度的功能。通过对阻尼增强梯度结构混凝土力学性能和阻尼性能的研究,结果表明高阻尼混凝土阻尼比值高性能混凝土提高30%,其强度等级达到C50以上,而且DGSC阻尼性能和力学性能都具有较高水平,基本解决了阻尼性能和力学性能的不可兼得的难题,同时还避免了造价成本过高的问题,对于高阻尼混凝土的研究具有重要的指导价值。采用显微硬度计测试了高阻尼混凝土、高性能混凝土水泥石和骨料界面过渡区(ITZ)的显微硬度、阻尼增强梯度结构混凝土中高阻尼混凝土—高性能混凝土界面结合区的显微硬度。结果表明,高阻尼混凝土水泥石与骨料界面过渡区显微硬度变化更为均匀,界面过渡薄弱区得到提高。重点研究了阻尼增强梯度结构混凝土界面结合区的显微硬度,界面结合区显微硬度得到明显改善,比高阻尼混凝土显微硬度值大,对于提高阻尼增强梯度结构混凝土的整体性能具有重要作用。采用环境扫描电子显微镜ESEM对高阻尼混凝土和高性能混凝土水泥石和骨料界面过渡区(ITZ)以及阻尼增强梯度结构混凝土中高阻尼混凝土—高性能混凝土界面结合区的微观结构进行了探究。结果表明,高阻尼混凝土水泥石与骨料界面过渡区结构均匀,水泥浆体与骨料结合密实,界面薄弱处等到改善,阻尼增强组分在浆体中分散均匀,有利于改善高阻尼混凝土的阻尼功能和力学性能。然后着重对阻尼增强梯度结构混凝土界面结合区的微观结构进行了观测,发现界面结合区高阻尼材料与高性能材料有相互渗透,界面结合区得到强化,阻尼增强梯度结构混凝土的阻尼性能和力学性能得到提升。综上所述,通过材料和结构进行一体化设计开发的阻尼增强梯度结构混凝土实现了高阻尼高强度的功能,基本解决了混凝土材料阻尼性能和力学性能相互矛盾的技术难题,DGSC的开发将为高阻尼高强度混凝土材料的研究和发展提供更广阔的前景。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU528
【图文】:

示意图,对数衰减,振幅,阻尼性能


人还从混凝土框架结构的角度来研究其阻尼性能和,主要从结构设计的角度来研究阻尼性能[32-33]。研究来看,主要从材料的角度来研究混凝土的阻尼比,集料种类等来研究阻尼性能,这些研究对于阻。后来,通过添加新的组分,如硅粉、石墨、橡胶土后,对于其阻尼性能的影响,这些研究取得的一明显提高混凝土的阻尼性能,但也降低了混凝土的度,还有从结构的角度来研究阻尼性能,也取得了阻尼性能和力学性能的不可兼得的矛盾问题。尼表征的研究已有相当长的历史,材料阻尼产生的机制也和参量也非常多,主要有对数衰减率、损耗因子、品质因子倒数等[34],具体如下:率

共振曲线,绪论,振动能,衰减程度


共振曲线

滞回曲线,周期激励,应力-应变关系,试样


试样在周期激励作用下应力-应变关系

【参考文献】

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本文编号:2767246

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