高性能混凝土高温下蒸汽压—热应力—荷载耦合试验及过程模拟

发布时间：2020-12-06 16:40

　　高性能混凝土（High Performance Concrete简称HPC）因其工作性能好、体积稳定性高、耐久性能优异等优点而被推广使用于各类建筑工程中。由于高性能混凝土在高温下易发生爆裂,从而导致承重构件截面的削弱,进而影响建筑的承载能力及正常使用功能。导致HPC高温下爆裂的因素主要有蒸汽压、热应力、荷载及三者相互作用,因此研究高温下HPC在蒸汽压-热应力-荷载耦合作用下内部应力、应变、变形、能量变化过程,并揭示HPC高温爆裂机理与聚丙烯纤维抑制爆裂的机理非常必要。本文依托国家自然科学基金（51478290）,配制强度等级为C80的高性能混凝土。对不掺聚丙烯纤维高性能混凝土（简称NHPC）板和掺聚丙烯（Polypropylene,以下简称PP）纤维高性能混凝土（简称PPHPC）板进行高温条件下的蒸汽压-热应力-荷载耦合试验。利用试验参数对高性能混凝土进行高温下宏观热应力-荷载耦合过程模拟及细观蒸汽压-热应力耦合模拟,通过有限元模拟结果与试验结果的对照分析,揭示高性能混凝土高温下应力、应变、变形、能量等的变化过程及高性能混凝土高温下的爆裂机理。主要研究内容如下:1.高性能混凝土高温下蒸... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 高性能混凝土高温试验研究进展
    1.3 高温下高性能混凝土爆裂机理模拟研究现状
    1.4 研究内容及技术路线图
第二章 高温下高性能混凝土模拟理论基础
    2.1 高温下混凝土热分析理论
        2.1.1 高温下混凝土的能量守恒
        2.1.2 高温下混凝土的热量传递
        2.1.3 导热微分方程
    2.2 热应力理论
        2.2.1 高温下高性能混凝土热应力问题的物理方程
        2.2.2 高温下高性能混凝土内热应力问题的平衡微分方程
        2.2.3 高温下高性能混凝土热应力问题的变形连续方程
        2.2.4 高温下高性能混凝土热应力问题的边界条件
        2.2.5 高温下高性能混凝土单位体积应变能
    2.3 有限元理论
        2.3.1 有限元理论基本概念
        2.3.2 有限元分析求解问题步骤
第三章 高性能混凝土高温下蒸汽压-热应力-荷载耦合试验
    3.1 原材料及配合比
        3.1.1 原材料
        3.1.2 配合比
    3.2 试件制备及试验装置
        3.2.1 试件制备
        3.2.2 试验装置
    3.3 应变试验结果与分析
        3.3.1 试验现象
        3.3.2 应变测试结果的修正
        3.3.3 应变试验结果分析
第四章 高温下HPC热应力-荷载耦合过程模拟
    4.1 基本假定及参数选取
        4.1.1 基本假定
        4.1.2 参数选取
    4.2 模型的建立与求解
    4.3 模拟结果及分析
        4.3.1 温度场模拟结果与分析
        4.3.2 等效应力模拟结果与分析
        4.3.3 等效应变模拟结果与分析
        4.3.4 热应变模拟结果与分析
        4.3.5 重力方向变形模拟结果与分析
        4.3.6 应变能模拟结果与分析
第五章 基于CT图像的细观蒸汽压-热应力耦合模拟
    5.1 基本假定及参数选取
        5.1.1 基本假定
        5.1.2 参数选取
    5.2 细观模型的建立与求解
        5.2.1 模型来源的图像处理
        5.2.2 有限元模型的建立
    5.3 同温层模拟结果与分析
        5.3.1 同温层等效应力模拟结果与分析
        5.3.2 同温层等效应变模拟结果与分析
        5.3.3 同温层热应变模拟结果与分析
        5.3.4 同温层应变能模拟结果与分析
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]高温对C80高性能混凝土热膨胀性能及其微结构的影响[J]. 陈薇,杜红秀.  中国科技论文. 2017(13)
[2]高强混凝土高温性能研究进展[J]. 李海艳,刘刚.  石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]掺聚丙烯纤维高强混凝土高温后导温性能研究[J]. 王飞剑,张琦,杜红秀,阎蕊珍.  混凝土与水泥制品. 2014(12)
[4]聚乙烯醇纤维对超高性能混凝土高温性能的影响[J]. 赖建中,徐升,杨春梅,过旭佳,朱耀勇.  南京理工大学学报. 2013(04)
[5]基于细观复合材料的混凝土导热系数模型[J]. 张伟平,邢益善,顾祥林.  结构工程师. 2012(02)
[6]活性粉末混凝土热物理性质的研究[J]. 鞠杨,刘红彬,刘金慧,田开培,危松,郝松.  中国科学:技术科学. 2011(12)
[7]水泥浆体的热分析动力学[J]. 何小芳,缪昌文,洪锦祥,尚燕.  东南大学学报(自然科学版). 2011(03)
[8]100MPa高强混凝土高温后性能研究[J]. 李丽娟,谢伟锋,刘锋,陈应钦,卢慧祥,王瑞华.  建筑材料学报. 2008(01)
[9]高温下混凝土中热—湿—气—力学耦合过程数值模拟[J]. 李锡夔,李荣涛,张雪珊,武文华.  工程力学. 2005(04)
[10]石英砂热膨胀性的研究[J]. 孙清洲,张普庆,荆海鸥,赵忠魁,尹继宝.  铸造技术. 2005(02)

博士论文
[1]高温对C40高性能混凝土物理力学性能的影响[D]. 阎蕊珍.太原理工大学 2015
[2]活性粉末混凝土高温爆裂及高温后力学性能研究[D]. 李海艳.哈尔滨工业大学 2012
[3]纤维高性能混凝土高温、明火力学与爆裂性能研究[D]. 董香军.大连理工大学 2006

硕士论文
[1]C80高性能混凝土微结构高温损伤演化研究[D]. 李倩.太原理工大学 2017
[2]高性能混凝土高温热变形试验及热应力模拟研究[D]. 杜帆.太原理工大学 2017
[3]高性能混凝土高温损伤试验及温度场模拟研究[D]. 张桥.太原理工大学 2016
[4]高温对高性能混凝土微观结构与蒸汽压的影响[D]. 吴佳.太原理工大学 2016
[5]高强混凝土火灾后力学性能退化及高温爆裂机理研究[D]. 高宇剑.中国矿业大学 2014
[6]基于CT图像研究聚丙烯纤维高强混凝土不同温度下的内部缺陷[D]. 葛韦华.太原理工大学 2014
[7]聚丙烯纤维混凝土受高温作用后的渗透性[D]. 宁艳红.北京交通大学 2009
[8]混凝土结构表面对流换热研究[D]. 刘照球.同济大学 2006



本文编号：2901704