泡沫混凝土力学性能及其数值模拟

发布时间：2017-06-08 23:10

  本文关键词：泡沫混凝土力学性能及其数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前各种结构体系中的非承重墙体一般采用轻质填充墙。泡沫混凝土制成的墙板具有重量轻、抗震性能好、保温隔热性好、吸音降噪与防火性,且能实现工业化生产等优异特点。本文通过设计相关实验方案研究了干密度约为800kg/m3用做墙板材料的泡沫混凝土力学性能及其材料数值模拟。通过实验研究了泡沫混凝土干密度和标准养护龄期对抗压强度的影响。实验结果显示同龄期泡沫混凝土随着干密度的增加,抗压强度增大,而含水率降低。泡沫混凝土在标准养护前14d内强度发展最为快速,达后期强度的93%,浇筑成型后的14天养护是重点养护期。标准养护28d后,干密度为850kg/m3的试块抗压强度是650kg/m3的1.84倍,干密度对泡沫混凝土的抗压强度影响非常显著。由扫描电子显微镜得到的泡沫混凝土亚微观形貌图片可知:物理发泡机制得的泡沫混凝土内部泡沫气泡孔径在0.2~0.5mm内分布,气泡与气泡之间无相互连通,且连接界面较为密实,孔壁厚度约为15~25?m,形成了闭口气孔。通过对泡沫混凝土棱柱体单轴轴心压缩试验可知,棱柱体峰值应变范围为(2200~2400)*10-6,泊松比均值为0.21,弹性模量均值为3823MPa,弹性模量与抗压强度的拟合关系式为:Ec=104/(-6.37+53.62/fck),用三次多项式拟合而成的上升段应力-应变曲线的无量纲典型表达式为:3 2y?-0.04x-0.74x?1.68x。以边长100mm为立方体作为标准试块,采用150mm或者70.7mm立方体试块时,其抗压强度换算系数分别取0.98和0.95,尺寸效应不明显。通过w检验法可知泡沫混凝土标准试块抗压强度符合正态分布,两个参数估计值分别为μ=6.51,σ=0.61。把泡沫混凝土棱柱体单轴轴心压缩试验得到相关数据转换输入到ABAQUS棱柱体三维模型,通过棱柱体试件实验数据和ABAQUS棱柱体三维模型输出的荷载-时间曲线、荷载-位移曲线、应力-塑性应变曲线等多方面的对比与分析,验证了本文创建的ABAQUS泡沫混凝土三维模型能较好地模拟泡沫混凝土轴心单轴压缩实验。
【关键词】：泡沫混凝土 抗压强度 尺寸效应 弹性模量 abaqus
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 引言11-12
• 1.1 泡沫混凝土概述12-13
• 1.1.1 泡沫混凝土的定义12
• 1.1.2 泡沫混凝土的特性12-13
• 1.2 国内外研究和应用现状13-15
• 1.2.1 国内外研究现状13-14
• 1.2.2 应用现状14-15
• 1.3 研究意义及目的和主要内容15-17
• 1.3.1 研究意义与目的15
• 1.3.2 研究主要内容15-17
• 第2章 泡沫混凝土原材料与试件制作流程17-21
• 2.1 泡沫混凝土原材料17-19
• 2.2 泡沫混凝土试件制作流程19-21
• 第3章 泡沫混凝土抗压强度的变化规律及机理分析21-29
• 3.1 实验方案和目的及其方法和设备21-23
• 3.1.1 实验方案和目的21
• 3.1.2 实验方法和设备21-23
• 3.2 实验结果与分析23-28
• 3.2.1 各龄期下干密度对抗压强度和含水率的影响23-25
• 3.2.2 龄期对抗压强度的影响25-26
• 3.2.3 干密度对抗压强度的影响26-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第4章 泡沫混凝土力学性能研究29-45
• 4.1 实验方案和目的及其方法与设备29-31
• 4.1.1 实验方案和目的29
• 4.1.2 实验方法和设备29-31
• 4.2 试件破坏现象31-33
• 4.2.1 立方体试块31
• 4.2.2 棱柱体试块31-33
• 4.3 各尺寸试件抗压强度统计参数及其尺寸效应33-39
• 4.3.1 各尺寸试件抗压强度统计33-35
• 4.3.2 标准试块抗压强度正态分布检验35-37
• 4.3.3 频数直方图与正态分布密度函数37-38
• 4.3.4 尺寸效应及其原因分析38-39
• 4.4 泡沫混凝土棱柱体单轴压缩力学性能39-43
• 4.4.1 棱柱体基本力学性能39
• 4.4.2 弹性模量与抗压强度的关系39-40
• 4.4.3 应力-应变全曲线分析40-42
• 4.4.4 应力应变全曲线拟合方程42-43
• 4.5 本章小结43-45
• 第5章 泡沫混凝土棱柱体数值模拟45-53
• 5.1 单元选取与材料定义45-46
• 5.1.1 单元选取45
• 5.1.2 材料定义45-46
• 5.2 棱柱体三维模型建立过程46-50
• 5.2.1 创建三维模型46-47
• 5.2.2 创建材料和截面属性47-48
• 5.2.3 约束定义和加载方式48-49
• 5.2.4 划分网格和提交分析49-50
• 5.3 三维模型输出结果分析50-51
• 5.3.1 Mises应力云纹图分析50
• 5.3.2 极限承载力和峰值应变分析50-51
• 5.3.3 位移加载方式和应力-塑性应变曲线分析51
• 5.4 本章小结51-53
• 第6章 结论与建议53-55
• 6.1 结论53-54
• 6.2 建议54-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间发表的论文及参与的科研项目59-61
• 致谢61

【参考文献】

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本文编号：433953