复合应力作用下混凝土强度与敲击机械阻抗值的数值模拟研究

发布时间：2017-05-28 09:03

  本文关键词：复合应力作用下混凝土强度与敲击机械阻抗值的数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水泥混凝土是多种不同材料构成的双相(或三相)体,由于骨料(特别是粗骨料)的随机分布特性、混凝土内部包括相界面的初始缺陷等,以回弹法为代表的混凝土强度无损检测技术强度推算精度低,远远不能满足实际工程的需要。随着混凝土强度无损检测理论与技术的发展,出现了基于机械阻抗理论的敲击响应法,使得混凝土强度检测的精度大幅提高,且操作方便,在工程领域得到了较大的关注。利用回弹法、敲击响应法以及破坏性检测的钻芯取样所获取的混凝土强度,均为单向受力状况下的混凝土强度。服役中的混凝土结构多处于复合应力状态,而复合应力状态下的混凝土强度具有随围压而变化的特性。鉴于敲击响应法通过高精度加速度传感器获取机械阻抗的变化来检测混凝土强度的特点,为混凝土的快速无损检测开辟了全新的探索空间。因此在用敲击法检测各种服役状况下的混凝土结构时,需要进一步考虑：机械阻抗是否会受到复合应力状态(围压)的影响,进而影响混凝土强度的推算结果。本论文将利用数值模拟分析的方法,探索性地研究机械阻抗与围压的关系,寻求复合应力状况下检测混凝土抗压强度的可能性。基于混凝土多轴力学的发展和有限元软件ABAQUS内置的混凝土塑性损伤模型,本文主要工作包括：1)通过对混凝土多轴强度试验进行模拟,证明了ABAQUS混凝土塑性损伤模型在模拟复杂应力状况下的混凝土强度方面具有比较好的适用性；2)通过建立敲击响应法检测模型并对混凝土施加不同围压,得到敲击过程中的机械阻抗指标Zr和混凝土强度随围压增长的规律,数值模拟结果表明机械阻抗值没有明确的随着围压而变化的性质,即检测强度值应为混凝土设计强度值；3)通过对敲击初速度V0、混凝土弹性模量E、混凝土密度ρ和泊松比υ进行参数的敏感性分析,指出了机械阻抗值与混凝土弹性性质之间的相关关系,以及其他参数对机械阻抗值的影响。
【关键词】：混凝土抗压强度 无损检测 混凝土多轴强度 敲击响应 混凝土塑性损伤模型 敲击法 机械阻抗
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 复合应力下混凝土强度的研究12-22
• 1.2.1 混凝土多轴强度研究的发展与现状12-14
• 1.2.2 混凝土多轴强度规律14-16
• 1.2.3 规范中对混凝土多轴强度的考虑16-18
• 1.2.4 围压下混凝土的动力性能研究18-22
• 1.3 混凝土强度无损检测技术研究22-28
• 1.3.1 无损检测技术的发展23-25
• 1.3.2 无损检测方法综述25-28
• 1.4 本文主要内容28-31
• 2 机械阻抗法与混凝土强度理论基础31-53
• 2.1 机械组抗法理论31-38
• 2.1.1 机械阻抗概念31
• 2.1.2 敲击法理论与检测技术31-38
• 2.2 混凝土本构模型理论38-46
• 2.2.1 混凝土受力本构关系38-41
• 2.2.2 规范中的混凝土本构理论41-46
• 2.3 ABAQUS混凝土塑性损伤模型46-53
• 2.3.1 塑性损伤模型理论46-48
• 2.3.2 ABAQUS内置塑性损伤模型48-53
• 3 ABAQUS塑性损伤模型分析53-75
• 3.1 混凝土试件模型及参数53-55
• 3.2 塑性损伤混凝土模型的静力压缩试验55-65
• 3.2.1 单轴压缩56-57
• 3.2.2 双轴强度57-60
• 3.2.3 三轴压缩强度60-65
• 3.3 塑性损伤混凝土模型的敲击试验65-72
• 3.4 本章小结72-75
• 4 结果分析与参数验证75-89
• 4.1 结果分析75-76
• 4.2 初速度敏感性分析76-80
• 4.3 弹性模量敏感性分析80-83
• 4.4 泊松比敏感性分析83-85
• 4.5 密度敏感性分析85-87
• 4.6 本章小结87-89
• 5 结论与展望89-93
• 5.1 主要结论89-90
• 5.2 研究展望90-93
• 参考文献93-97
• 作者简介97-101
• 学位论文数据集101

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本文编号：402288