冻融环境下混凝土的动态数值模拟分析
发布时间：2022-12-22 21:47
随着城市发展进程的不断先进化,混凝土材料的需求量日益增加,混凝土的结构耐久性越来越成为国内外学者研究的热点。本文简要介绍了混凝土冻融循环的经典理论,概述了冻融作用对混凝土力学性能的影响及混凝土的参数敏感性。以混凝土的冻融试验为基础,通过对结构进行动态加载试验,得到不同冻融循环次数、不同强度等级、不同加载速率下的混凝土试块应力-应变曲线。利用大型有限元软件ABAQUS对混凝土的冻融循环过程进行热传导数值模拟,将热应力文件导入静力分析后通过不同速率对混凝土结构模型加载,得到对应的应力-应变曲线,通过对比曲线的峰值应力分析结构的损伤劣化规律。将数值模拟得到的曲线与试验结果进行比对分析,验证了数值模拟还原冻融循环作用下混凝土的动态加载分析的可行性。研究结果表明:（1）本文采用的热传导分析可以有效地还原冻融试验中混凝土的温度变化,其节点温度与快速冻融机的温度设定曲线一致;（2）同一强度等级、同一加载速率的混凝土结构,冻融循环次数越大,应力下降趋势越明显,应力-应变曲线中下降段越陡峭;（3）同一加载速率、同一冻融循环次数下的混凝土结构,其强度等级越高,峰值应力越大,抗冻性越强,随着冻融循环次数的增...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 冻融混凝土的研究背景
1.2 冻融混凝土的经典破坏机理
1.2.1 静水压理论
1.2.2 渗透压理论
1.2.3 临界水饱和度理论
1.3 冻融混凝土的研究现状
1.3.1 冻融作用下混凝土的研究现状
1.3.2 冻融作用对混凝土力学性能的影响
1.3.3 冻融作用下混凝土的参数敏感性
1.4 本文的研究内容
2 混凝土冻融循环试验
2.1 混凝土冻融试验方法简介
2.1.1 慢冻法
2.1.2 快冻法
2.1.3 盐冻法
2.2 实验方案设计
2.2.1 试验设备
2.2.2 试件的制备
2.2.3 试验的流程
2.3 试验结果分析
2.3.1 不同冻融循环次数下的结果对比
2.3.2 不同强度等级的结果对比
2.3.3 不同加载速率的结果对比
2.4 本章小结
3 混凝土冻融过程的数值模拟分析
3.1 数值模拟的理论分析
3.1.1 热传导类型
3.1.2 热传导原理
3.1.3 边界条件
3.1.4 计算原理
3.2 冻融过程模拟分析
3.3 本章小结
4 冻融混凝土的数值模拟分析结果
4.1 数值模拟简介
4.1.1 结构模型的建立
4.1.2 分析步的流程
4.2 不同冻融循环次数
4.3 不同强度等级
4.4 不同加载速率
4.5 应变率与动态放大系数
4.6 本章小结
5 有限元结果与试验结果对比分析
5.1 数值模拟温度场结果与试验的对比
5.2 温度应力结果分析
5.3 结构破坏过程对比
5.4 动弹模损失率对比
5.5 应力-应变曲线结果分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土冻融劣化后动态单轴抗压特性试验研究[J]. 徐童淋,彭刚,杨乃鑫,柳琪. 水利水运工程学报. 2017(06)
[2]冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究[J]. 田立宗,逯静洲,朱孔峰,刘亚. 长江科学院院报. 2018(02)
[3]不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验[J]. 刘博文,彭刚,王孝政,马小亮,邓媛. 水利水运工程学报. 2017(01)
[4]冻融循环条件下引气剂对混凝土抗渗性和抗冻性影响的试验研究[J]. 刘性硕,郭小睿. 科学技术与工程. 2016(04)
[5]不同粉煤灰掺量的混凝土抗冻融性能研究[J]. 王苏然,杜曦,陈有亮,郜珊珊,梁晨,叶锫锫. 上海理工大学学报. 2015(05)
[6]全级配混凝土冻融循环后单轴动态抗压性能试验研究[J]. 王海涛,范文晓,刘天云,安志强. 水利学报. 2015(06)
[7]基于Weibull强度理论的混凝土冻融损伤本构模型研究[J]. 关虓,牛荻涛,王家滨,王艳. 混凝土. 2015(05)
[8]冻融循环下不同强度混凝土损伤力学特性的试验研究[J]. 张连英,刘瑞雪,李雁,殷惠光,宋雷,李兵. 水利学报. 2014(S1)
[9]含气量对粉煤灰混凝土抗冻性能影响的研究[J]. 班瑾,韩明珍,张晶磊,俞斌,周志云. 水资源与水工程学报. 2014(01)
[10]冻融循环对混凝土质量损失及相对动弹模量影响的试验研究[J]. 曹秀丽,曹志翔,喻骁. 铁道建筑. 2013(03)
博士论文
[1]多因素耦合作用下混凝土的冻融损伤模型与寿命预测[D]. 杜鹏.中国建筑材料科学研究总院 2014
[2]细观混凝土分析模型与方法研究[D]. 金浏.北京工业大学 2014
[3]高寒地区混凝土大坝冻融破坏机理研究[D]. 于贺.大连理工大学 2012
[4]冻融环境多因素耦合作用混凝土结构耐久性研究[D]. 肖前慧.西安建筑科技大学 2010
[5]混凝土温度损伤模型研究[D]. 王振波.河海大学 2001
硕士论文
[1]冻融循环下混凝土动态力学特性研究[D]. 张鹏坤.长安大学 2017
[2]疲劳荷载与冻融循环作用后混凝土动态特性试验研究[D]. 朱孔峰.烟台大学 2017
[3]恶劣环境与荷载作用下FRP—高强混凝土耐久性试验及数值研究[D]. 姚因杰.大连理工大学 2016
[4]基于材料细观界面特征的沥青混凝土试件开裂过程数值模拟[D]. 郭江.东南大学 2015
[5]混凝土冻融损伤模型研究[D]. 郭彬彬.湖北工业大学 2013
[6]混凝土受压和冻融循环过程的ANSYS模拟[D]. 郜旭.北京交通大学 2010
[7]冻融循环作用下混凝土单轴受压性能试验研究[D]. 杨忠伟.扬州大学 2010
[8]混凝土抗冻耐久性研究[D]. 张鸿雁.内蒙古科技大学 2009
[9]冻融循环后混凝土力学性能的试验研究[D]. 祝金鹏.山东大学 2009
[10]湿筛大骨料混凝土冻融循环后多轴强度的试验研究[D]. 刘学波.大连理工大学 2009
本文编号：3724104
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 冻融混凝土的研究背景
1.2 冻融混凝土的经典破坏机理
1.2.1 静水压理论
1.2.2 渗透压理论
1.2.3 临界水饱和度理论
1.3 冻融混凝土的研究现状
1.3.1 冻融作用下混凝土的研究现状
1.3.2 冻融作用对混凝土力学性能的影响
1.3.3 冻融作用下混凝土的参数敏感性
1.4 本文的研究内容
2 混凝土冻融循环试验
2.1 混凝土冻融试验方法简介
2.1.1 慢冻法
2.1.2 快冻法
2.1.3 盐冻法
2.2 实验方案设计
2.2.1 试验设备
2.2.2 试件的制备
2.2.3 试验的流程
2.3 试验结果分析
2.3.1 不同冻融循环次数下的结果对比
2.3.2 不同强度等级的结果对比
2.3.3 不同加载速率的结果对比
2.4 本章小结
3 混凝土冻融过程的数值模拟分析
3.1 数值模拟的理论分析
3.1.1 热传导类型
3.1.2 热传导原理
3.1.3 边界条件
3.1.4 计算原理
3.2 冻融过程模拟分析
3.3 本章小结
4 冻融混凝土的数值模拟分析结果
4.1 数值模拟简介
4.1.1 结构模型的建立
4.1.2 分析步的流程
4.2 不同冻融循环次数
4.3 不同强度等级
4.4 不同加载速率
4.5 应变率与动态放大系数
4.6 本章小结
5 有限元结果与试验结果对比分析
5.1 数值模拟温度场结果与试验的对比
5.2 温度应力结果分析
5.3 结构破坏过程对比
5.4 动弹模损失率对比
5.5 应力-应变曲线结果分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土冻融劣化后动态单轴抗压特性试验研究[J]. 徐童淋,彭刚,杨乃鑫,柳琪. 水利水运工程学报. 2017(06)
[2]冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究[J]. 田立宗,逯静洲,朱孔峰,刘亚. 长江科学院院报. 2018(02)
[3]不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验[J]. 刘博文,彭刚,王孝政,马小亮,邓媛. 水利水运工程学报. 2017(01)
[4]冻融循环条件下引气剂对混凝土抗渗性和抗冻性影响的试验研究[J]. 刘性硕,郭小睿. 科学技术与工程. 2016(04)
[5]不同粉煤灰掺量的混凝土抗冻融性能研究[J]. 王苏然,杜曦,陈有亮,郜珊珊,梁晨,叶锫锫. 上海理工大学学报. 2015(05)
[6]全级配混凝土冻融循环后单轴动态抗压性能试验研究[J]. 王海涛,范文晓,刘天云,安志强. 水利学报. 2015(06)
[7]基于Weibull强度理论的混凝土冻融损伤本构模型研究[J]. 关虓,牛荻涛,王家滨,王艳. 混凝土. 2015(05)
[8]冻融循环下不同强度混凝土损伤力学特性的试验研究[J]. 张连英,刘瑞雪,李雁,殷惠光,宋雷,李兵. 水利学报. 2014(S1)
[9]含气量对粉煤灰混凝土抗冻性能影响的研究[J]. 班瑾,韩明珍,张晶磊,俞斌,周志云. 水资源与水工程学报. 2014(01)
[10]冻融循环对混凝土质量损失及相对动弹模量影响的试验研究[J]. 曹秀丽,曹志翔,喻骁. 铁道建筑. 2013(03)
博士论文
[1]多因素耦合作用下混凝土的冻融损伤模型与寿命预测[D]. 杜鹏.中国建筑材料科学研究总院 2014
[2]细观混凝土分析模型与方法研究[D]. 金浏.北京工业大学 2014
[3]高寒地区混凝土大坝冻融破坏机理研究[D]. 于贺.大连理工大学 2012
[4]冻融环境多因素耦合作用混凝土结构耐久性研究[D]. 肖前慧.西安建筑科技大学 2010
[5]混凝土温度损伤模型研究[D]. 王振波.河海大学 2001
硕士论文
[1]冻融循环下混凝土动态力学特性研究[D]. 张鹏坤.长安大学 2017
[2]疲劳荷载与冻融循环作用后混凝土动态特性试验研究[D]. 朱孔峰.烟台大学 2017
[3]恶劣环境与荷载作用下FRP—高强混凝土耐久性试验及数值研究[D]. 姚因杰.大连理工大学 2016
[4]基于材料细观界面特征的沥青混凝土试件开裂过程数值模拟[D]. 郭江.东南大学 2015
[5]混凝土冻融损伤模型研究[D]. 郭彬彬.湖北工业大学 2013
[6]混凝土受压和冻融循环过程的ANSYS模拟[D]. 郜旭.北京交通大学 2010
[7]冻融循环作用下混凝土单轴受压性能试验研究[D]. 杨忠伟.扬州大学 2010
[8]混凝土抗冻耐久性研究[D]. 张鸿雁.内蒙古科技大学 2009
[9]冻融循环后混凝土力学性能的试验研究[D]. 祝金鹏.山东大学 2009
[10]湿筛大骨料混凝土冻融循环后多轴强度的试验研究[D]. 刘学波.大连理工大学 2009
本文编号：3724104
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3724104.html
