混凝土孔隙对其宏观力学性能的影响研究

发布时间：2017-08-16 16:26

  本文关键词：混凝土孔隙对其宏观力学性能的影响研究

  更多相关文章： 混凝土 孔隙率 孔径 弹性模量 强度 多孔 损伤 加权

【摘要】：混凝土材料是应用广泛的建筑材料之一,混凝土材料的破坏是其损伤积累的结果,细观结构特性是混凝土材料最重要特性之一,深入认识混凝土破坏之前微孔洞的分布及其演化发展过程,得到混凝土孔隙参数对于宏观特性影响规律,进一步建立孔隙与混凝土损伤之间的联系,最终为改善混凝土的力学性能提供合理的依据。混凝土是实际上由粗细骨料、孔隙、砂浆及各种裂纹复合而成,细观结构参数的改变直接影响混凝土弹性模量、抗拉抗压强度等宏观力学性能变化。本文主要采用混凝土随机骨料模型进行数值加载试验,在生成计算模型时在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,通过有限元分析软件Marc进行数值分析,研究孔径、孔隙率对混凝土单轴抗压强度和弹性模量的影响规律,试验结果表明：混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降；混凝土抗拉抗压强度在同一孔径下随着孔隙率的增长呈对数下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降。其次,将数值试验结果与经验公式对比,验证数值试验结果和拟合公式的合理性；通过基于强度损伤的混凝土损伤计算公式,建立了混凝土损伤与孔隙率和孔径之间的关系；最后根据建立的损伤计算公式,描绘了细观尺寸下混凝土的损伤面。为得到混凝土加载过程中的破坏规律,又采用单元删除法对不同孔径、孔隙率时试件的破坏形态和规律及其所对应的试件应力应变关系进行研究,并且通过二次开发程序计算加载过程中试件破坏面积变化规律。孔隙率越大,材料达到峰值应力时新破坏的面积越小。由于实际混凝土试件中含有众多孔径,因此最后研究了多种孔径作用下的混凝土力学性能,研究结果表明,混凝土中孔径分布和孔隙率对其弹性模量和强度均有较大影响。孔隙率相同时,多种孔径作用下的混凝土宏观力学性质是单一孔径作用下的宏观力学性质的加权平均值。
【关键词】：混凝土 孔隙率 孔径 弹性模量 强度 多孔 损伤 加权
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究的背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究的现状11-13
• 1.3 本文的研究的主要内容13-14
• 2 混凝土细观特性数值分析原理和步骤14-24
• 2.1 混凝土骨料的随机生成14-16
• 2.1.1 蒙特卡罗方法简介14-15
• 2.1.2 随机骨料的产生15-16
• 2.2 混凝土界面区的产生16-17
• 2.3 孔隙投放与模型单元网格划分17-18
• 2.4 混凝土各组分材料参数的选取18-19
• 2.5 混凝土加载以及分析过程19-22
• 2.6 本章小结22-24
• 3 单轴加载时孔隙对混凝土破坏规律的影响24-35
• 3.1 不同孔隙时混凝土的破坏形态分析24-28
• 3.1.1 无孔混凝土试件的破坏形态24-25
• 3.1.2 不同孔隙率时混凝土试件的破坏形态25-27
• 3.1.3 不同孔径时混凝土试件的破坏形态27-28
• 3.2 不同孔隙作用下混凝土单轴受拉破坏规律28-31
• 3.3 不同孔隙率作用下混凝土单轴受压破坏规律31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 孔隙对混凝土损伤分析35-54
• 4.1 损伤力学的基本原理35-38
• 4.2 单轴受拉作用下混凝土损伤分析38-39
• 4.3 孔隙作用下混凝土抗拉宏观力学特性变化规律39-42
• 4.4 孔隙作用下混凝土抗压宏观力学特性变化规律42-45
• 4.5 混凝土弹性模量分析结果与理论对比45-48
• 4.6 混凝土强度分析结果与经验公式的对比48-51
• 4.7 基于强度的混凝土损伤分析51-52
• 4.7.1 单轴受拉作用下混凝土损伤分析51
• 4.7.2 单轴受压作用下混凝土损伤分析51-52
• 4.8 本章小结52-54
• 5 多种孔径对混凝土的影响54-65
• 5.1 混凝土试件中孔隙的概率密度函数54-55
• 5.2 特定概率分布随机数的产生55-57
• 5.3 多孔径时混凝土的破坏规律及应力应变关系57-59
• 5.3.1 多孔径时混凝土破坏规律57-58
• 5.3.2 多孔径时混凝土应力应变关系曲线58-59
• 5.4 多种孔径时混凝土的受拉力学性能分析59-62
• 5.4.1 多孔径时混凝土受拉弹性模量59-61
• 5.4.2 多孔径时混凝土受拉强度61-62
• 5.5 多种孔径时混凝土的抗压力学性能分析62-64
• 5.5.1 多孔径下混凝土受压弹性模量62-63
• 5.5.2 多孔径下混凝土受压强度63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 6 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目71-72
• 致谢72-73

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本文编号：684305