轻骨料混凝土的断裂试验和模拟研究
发布时间：2021-08-18 22:20
轻骨料混凝土轻质高强并且具有良好的变形性能,由于内部多孔,其保温作用显著,质量轻的特性也使得其抗震性能优良,被广泛用于高层民用建筑、大胯桥梁以及其他复杂工业建筑。另一方面,由于轻骨料混凝土内部多孔的特性,在外部荷载或温度等作用下,混凝土构件产生的微裂纹贯通速度很快,很容易形成宏观裂缝,发生断裂,所以为了避免这种事故的发生并进一步了解轻混凝土的基本性能和破坏机理,研究轻骨料混凝土的断裂特性是十分必要的。但由于混凝土材料的复杂性,往往仅依靠实验是无法很好的得到轻骨料混凝土的损伤破坏机理以及裂纹扩展规律,而近些年来数值模拟试验的发展很有效的解决了这个问题。本文利用三点弯曲梁试验,对不同骨料体积率以及不同骨料强度的轻骨料混凝土进行了断裂试验,并对材料力学性能进行测量;另一方面,通过随机骨料投放模型与基于耦合准则（CC）的有限断裂模型对接,建立有限损伤断裂细观力学模型,并将砂浆和骨料的基本力学性能参数代入模型,通过数值模型模拟不同骨料强度、不同轻骨料体积率的混凝土梁断裂全过程,真实再现梁在弯曲状态下的损伤-断裂过程,分析不同材料的损伤破坏机制,得出以下结论:1.首次将Coupled Criter...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨料随机投放模型
14该阶段材料没有发生损伤或者已经发生很小的损伤但不进行扩展；峰值应力后，损伤开始发生扩展。这种假设虽然与实际情况有些出入(混凝土存在孔隙有初始损伤)，但应用十分方便，且其名义应力—应变曲线下降段只要调整材料常数，就能较好地反映不同混凝土的特性，具有不错精度的同时大大的简化了计算。Mazars损伤模型的应力—应变关系如公式2-6所示：0ee00ee0if(1)ifEED(2-7)式中0表示峰值应变，E0表示初始弹性模量，D表示损伤演化参数。名义应力—应变曲线（图2-2）和有效应力—应变曲线（图2-3）如下所示：图2-2混凝土名义应力—应变关系图2-3混凝土有效应力—应变关系ε0也表示发生损伤时的应变，其对应的峰值应力为名义应力最大值。假设初始损伤为0，则损伤演化方程如公式2-7所示：e00e0e0e0if1(1exp(()))ifD(2-8)α和β是材料的参数，Mazars给出了α和β的范围，对于一般混凝土材料，取0.7<α<1，104<β<105。损伤—应变关系曲线如下所示：图2-3混凝土损伤—应变关系
14该阶段材料没有发生损伤或者已经发生很小的损伤但不进行扩展；峰值应力后，损伤开始发生扩展。这种假设虽然与实际情况有些出入(混凝土存在孔隙有初始损伤)，但应用十分方便，且其名义应力—应变曲线下降段只要调整材料常数，就能较好地反映不同混凝土的特性，具有不错精度的同时大大的简化了计算。Mazars损伤模型的应力—应变关系如公式2-6所示：0ee00ee0if(1)ifEED(2-7)式中0表示峰值应变，E0表示初始弹性模量，D表示损伤演化参数。名义应力—应变曲线（图2-2）和有效应力—应变曲线（图2-3）如下所示：图2-2混凝土名义应力—应变关系图2-3混凝土有效应力—应变关系ε0也表示发生损伤时的应变，其对应的峰值应力为名义应力最大值。假设初始损伤为0，则损伤演化方程如公式2-7所示：e00e0e0e0if1(1exp(()))ifD(2-8)α和β是材料的参数，Mazars给出了α和β的范围，对于一般混凝土材料，取0.7<α<1，104<β<105。损伤—应变关系曲线如下所示：图2-3混凝土损伤—应变关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内聚力模型的粉煤灰混凝土细观开裂研究[J]. 林力,杨鑫平,常晓林,唐龙文,武冰清. 人民长江. 2018(20)
[2]粗骨料种类对高强混凝土工作性和力学性能的影响[J]. 詹伟,杨林,苗苗. 重庆建筑. 2017(12)
[3]细观力学均匀质模型在页岩陶粒骨料的力学、热学性能参数评价中的应用研究[J]. 柯杨,邓东,高飞,郑康. 混凝土. 2017(10)
[4]我国轻骨料混凝土及其新产品发展动向与标准体系概述[J]. 李应权,扈士凯,迟碧川,陈志纯,谷冰莹,高阳阳. 混凝土世界. 2016(11)
[5]轻骨料混凝土断裂行为的细观数值模拟[J]. 沈少波,魏均,孔凡,李书进. 武汉理工大学学报. 2016(09)
[6]内聚力模型在裂纹萌生及扩展中的应用[J]. 孙家啟,纪冬梅,唐家志. 上海电力学院学报. 2016(02)
[7]粗骨料体积含量对混凝土断裂参数的影响[J]. 韩宇栋,张君,高原. 工程力学. 2013(03)
[8]自密实轻骨料混凝土的双K断裂参数和断裂能试验研究[J]. 吴熙,付腾飞,吴智敏. 工程力学. 2010(S2)
[9]混凝土细观力学研究进展及评述[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 中国水利水电科学研究院学报. 2004(02)
[10]二维混凝土随机骨料模型研究[J]. 高政国,刘光廷. 清华大学学报(自然科学版). 2003(05)
硕士论文
[1]基于内聚力模型非均质材料损伤与失效的数值研究[D]. 靳国辉.浙江工业大学 2015
本文编号：3350730
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨料随机投放模型
14该阶段材料没有发生损伤或者已经发生很小的损伤但不进行扩展；峰值应力后，损伤开始发生扩展。这种假设虽然与实际情况有些出入(混凝土存在孔隙有初始损伤)，但应用十分方便，且其名义应力—应变曲线下降段只要调整材料常数，就能较好地反映不同混凝土的特性，具有不错精度的同时大大的简化了计算。Mazars损伤模型的应力—应变关系如公式2-6所示：0ee00ee0if(1)ifEED(2-7)式中0表示峰值应变，E0表示初始弹性模量，D表示损伤演化参数。名义应力—应变曲线（图2-2）和有效应力—应变曲线（图2-3）如下所示：图2-2混凝土名义应力—应变关系图2-3混凝土有效应力—应变关系ε0也表示发生损伤时的应变，其对应的峰值应力为名义应力最大值。假设初始损伤为0，则损伤演化方程如公式2-7所示：e00e0e0e0if1(1exp(()))ifD(2-8)α和β是材料的参数，Mazars给出了α和β的范围，对于一般混凝土材料，取0.7<α<1，104<β<105。损伤—应变关系曲线如下所示：图2-3混凝土损伤—应变关系
14该阶段材料没有发生损伤或者已经发生很小的损伤但不进行扩展；峰值应力后，损伤开始发生扩展。这种假设虽然与实际情况有些出入(混凝土存在孔隙有初始损伤)，但应用十分方便，且其名义应力—应变曲线下降段只要调整材料常数，就能较好地反映不同混凝土的特性，具有不错精度的同时大大的简化了计算。Mazars损伤模型的应力—应变关系如公式2-6所示：0ee00ee0if(1)ifEED(2-7)式中0表示峰值应变，E0表示初始弹性模量，D表示损伤演化参数。名义应力—应变曲线（图2-2）和有效应力—应变曲线（图2-3）如下所示：图2-2混凝土名义应力—应变关系图2-3混凝土有效应力—应变关系ε0也表示发生损伤时的应变，其对应的峰值应力为名义应力最大值。假设初始损伤为0，则损伤演化方程如公式2-7所示：e00e0e0e0if1(1exp(()))ifD(2-8)α和β是材料的参数，Mazars给出了α和β的范围，对于一般混凝土材料，取0.7<α<1，104<β<105。损伤—应变关系曲线如下所示：图2-3混凝土损伤—应变关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内聚力模型的粉煤灰混凝土细观开裂研究[J]. 林力,杨鑫平,常晓林,唐龙文,武冰清. 人民长江. 2018(20)
[2]粗骨料种类对高强混凝土工作性和力学性能的影响[J]. 詹伟,杨林,苗苗. 重庆建筑. 2017(12)
[3]细观力学均匀质模型在页岩陶粒骨料的力学、热学性能参数评价中的应用研究[J]. 柯杨,邓东,高飞,郑康. 混凝土. 2017(10)
[4]我国轻骨料混凝土及其新产品发展动向与标准体系概述[J]. 李应权,扈士凯,迟碧川,陈志纯,谷冰莹,高阳阳. 混凝土世界. 2016(11)
[5]轻骨料混凝土断裂行为的细观数值模拟[J]. 沈少波,魏均,孔凡,李书进. 武汉理工大学学报. 2016(09)
[6]内聚力模型在裂纹萌生及扩展中的应用[J]. 孙家啟,纪冬梅,唐家志. 上海电力学院学报. 2016(02)
[7]粗骨料体积含量对混凝土断裂参数的影响[J]. 韩宇栋,张君,高原. 工程力学. 2013(03)
[8]自密实轻骨料混凝土的双K断裂参数和断裂能试验研究[J]. 吴熙,付腾飞,吴智敏. 工程力学. 2010(S2)
[9]混凝土细观力学研究进展及评述[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 中国水利水电科学研究院学报. 2004(02)
[10]二维混凝土随机骨料模型研究[J]. 高政国,刘光廷. 清华大学学报(自然科学版). 2003(05)
硕士论文
[1]基于内聚力模型非均质材料损伤与失效的数值研究[D]. 靳国辉.浙江工业大学 2015
本文编号：3350730
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