ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析

为评估ABAQUS有限元软件中混凝土损伤塑性模型分析混凝土材料和构件静力性能的能力,用该模型对混凝土材料单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土损伤塑性模型可以较为精确地模拟单轴受压、单轴受拉、双轴受压以及双轴受拉状态下混凝土材料的力学性能,能较好地反映双轴应力状态下的材料破坏包络线,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其破坏特征,但不能很好地描述双轴拉压应力状态下混凝土材料的力学性能,也不能反映材料的体积应变发展变化规律.     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性的分析

为全面了解ABAQUS有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律.     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性分析

为全面了解ABAQU S有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律。     

基于严格匀质化的无筋砌体墙平面外受力性能

为了能更简单有效地研究无筋砌体墙的平面外受力性能,采用严格匀质化方法对无筋砌体墙进行了数值模拟分析。取一个对应于试验砌筑方式的等效体积单元(Representative Volume Element,简称RVE),采用ABAQUS有限元分析软件对砌体RVE进行模拟,将砖块和砂浆的几何特性等效,得出RVE等效弹性常数。再采用ABAQUS对2片砖墙进行平面外数值模拟,有限元分析结果与试验结果吻合良好,验证了匀质化方法应用于无筋砌体墙平面外性能的合理性。在此基础上,分析了无筋砌体墙在不同墙体高度、墙体顶部竖向压应力、墙体厚度、墙体高宽比下平面外极限荷载的影响。研究结果表明,减小墙高、加大顶部竖向压应力、增大墙体厚度、减小高宽比均能提高墙片平面外极限荷载,其中,增大墙体厚度最能有效地提高平面外极限荷载。     

高温后混凝土双轴拉-压力学特性试验研究

利用大型混凝土静-动三轴试验系统,对高温后的普通混凝土进行了5种加载比例的双轴等比例拉-压试验,给出了20～600℃范围内相应的试验数据．根据试验结果．分析了高温后混凝土双轴拉-压力学特性,发现在双轴拉-压应力状态下,各应力比下混凝土抗拉强度、峰值拉应力点处的应变均随温度的升高而下降．在此基础上,给出了抗拉强度与温度和应力比的关系武。建立了高温后混凝土双轴拉-压的强度破坏准则．     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

混凝土冻融损伤后双轴受力下的脆弹性损伤本构模型

针对普通混凝土受冻融循环损伤作用后,其力学行为不仅依赖于混凝土基体的行为,而且与冻融循环次数有关的特性,以冻融循环作用后混凝土试件在双轴压加载条件下的应力-应变关系曲线为研究对象,考虑到混凝土主压向应变会受到次压向有效应力影响的特点,建立了基于损伤力学理论和热力学原理,并考虑了双轴压应力比影响的普通混凝土双轴压损伤本构模型,与冻融循环作用后普通混凝土在双轴压加载条件下测得的应力-应变关系的试验曲线进行了对比分析.研究结果表明:所建立的普通混凝土双轴压损伤本构模型,可以较好地描述冻融循环作用后普通混凝土在双轴压加载条件下的本构关系.     

南京地区粉土的不排水三轴压缩试验

通过全自动三轴仪进行了南京地区粉土的三轴不排水的试验,研究了围压和干密度对应力-应变曲线、孔隙水压力曲线和有效主应力比曲线的影响.试验表明:高围压状态下粉土试样呈现出弱应变软化型,而低围压状态下呈现出应变稳定型;低围压下试样在加载初期产生正孔隙水压力,随后产生负孔隙水压力,其后基本保持稳定;干密度越大,主应力差峰值越大,表现出较大的剪胀性,孔隙水压力易出现负孔隙水压力;干密度值较高时,土样处于密实状态,表现出剪胀特性,有效主应力比-应变曲线近于应变软化型;围压较低、干密度较大时,试样易表现出软化特征,试样出现剪切带破坏,强度明显下降.     

基于统计损伤理论的混凝土双轴拉-压本构模型研究

基于细观统计损伤理论及宏观试验现象,本文建立了混凝土双轴拉-压细观统计损伤本构模型.该模型考虑断裂、屈服两种细观拉损伤模式,损伤演化过程由主方向的拉、压应变驱动.将单轴拉伸、单轴压缩作为两种最基本的宏观破坏形式,复杂应力状态下的损伤破坏过程理解为单轴拉伸、压缩损伤演化过程的某种组合形式.引入等效传递拉损伤应变和损伤影响参数,建立宏观拉、压破坏模式对应细观损伤机制之间的等效关系.通过与试验结果比较,表明该模型能够很好地模拟双轴拉-压加载情况下材料均匀损伤阶段的力学行为.对双轴拉-压比例加载路径下应力-应变曲线进行预测,提取出双轴拉压强度包络线,从双轴强度、变形特性、破坏形态等角度对材料的双轴拉-压损伤机制进行探讨.     

土坯力学性能及受压本构模型研究

为获取传统土坯受压应力-应变特性,确定其数学表达式,针对湿制法和干打法制作的土坯开展了单轴抗压试验和三点抗折试验。分别从抗压、抗折强度、破坏机理以及应力-应变关系等方面分析了两类土坯的力学性能。结果表明,普通砌墙砖的抗压及抗折试验方法均适用于传统土坯,干打土坯的抗压强度为湿制土坯的3倍,抗折强度为湿制土坯的1.3倍,但湿制土坯的断裂能为干打土坯的2.5倍。受压初期,干打土坯的应力-应变曲线存在因土料压密而导致的下凹段,而湿制土坯未表现出该特性。基于两类土坯单轴受压状态下的应力-应变曲线特征,提出了土坯单轴受压本构模型,该本构模型与试验数据吻合较好,可用于土坯砌体结构的数值模拟研究。     

灰砂蒸压加气混凝土砌体剪压复合受力性能试验

为了解砌体结构在实际工程中所处的剪压复合的复杂受力状态,作用在砌体上的正应力对砌体的抗剪性能、砌体的剪切破坏形态及其对砌体抗剪强度的影响,对54个小型灰砂蒸压加气混凝土砌体进行静力抗剪试验,通过施加不同的正应力得到相应的抗剪强度;分析其破坏机理,归纳得出剪摩、剪压、斜压等破坏形态,并与砖砌体的破坏形态进行比较;根据试验结果回归分析得到灰砂蒸压加气混凝土砌体的静力剪压相关性曲线,与砖砌体的剪压相关性曲线进行对比分析,得到两者的异同;在静力剪压相关性曲线的基础上,依据变摩擦系数的剪摩理论,提出灰砂蒸压加气混凝土砌体静力抗剪强度的建议公式,并对摩擦系数进行了简化.     

煤矸石混凝土冻融损伤本构关系试验研究

通过对冻融后煤矸石混凝土的单轴受压试验,研究了冻融循环次数和煤矸石取代率对煤矸石混凝土力学性能的影响,提出了冻融作用下煤矸石混凝土峰值应力、峰值应变的退化规律,并拟合应力-应变曲线,提出了煤矸石混凝土冻融损伤单轴受压本构关系。试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,煤矸石混凝土峰值应力逐渐降低,峰值应变和极限应变逐渐增加,应力-应变曲线趋于扁平,受压早期压实效应尤为明显,弹性模量迅速降低,应力-应变曲线前端部分出现下凹。此本构关系精度较好,对煤矸石混凝土的推广应用和进一步改性研究有一定参考价值。     

造纸白泥烧结页岩多孔砖的抗压性能及弹性模量研究

造纸白泥烧结页岩多孔砖是作为解决造纸厂碱回收过程产生大量的白泥而研发的一种新型墙体材料,因该砖在材料性能方面与普通砖存在差异,作为填充墙使用时其抗压强度计算没有相应公式。为了验证砌体规范抗压强度计算公式,本文通过取强度等级为MU5、MU7.5的砂浆,分别制作6组砌体进行其砌筑砌体的抗压性能试验,通过研究其破坏过程,得出其砌体抗压强度,并验证了此砖砌体可以用《砌体结构设计规范》中的计算公式计算其抗压强度。同时研究了造纸白泥烧结页岩多孔砖砌体的变形性能,通过分析,绘制出其应力-应变曲线,得出其弹性模量。     

泡粒混凝土的力学性能与本构关系

考虑聚苯颗粒体积比及湿密度等级两个影响因素,配制了共计25组不同配比的泡粒混凝土.研究了加载速率对泡粒混凝土应力-应变曲线的影响情况,结果表明其应变率效应不明显;并研究了不同聚苯颗粒含量以及不同湿密度等级对泡粒混凝土的应力-应变曲线的影响情况,结果表明此材料的密度以及聚苯颗粒含量对其力学性能影响均很大,并表现出不同的规律性.通过对其弹性模量、压溃应力、压溃应变等参数的分析,结合试验结果,建立了该材料的单轴压缩唯象本构模型,通过试验结果与预测结果的比较,唯象本构模型与试验结果吻合较好.     

高温作用后石灰岩受压破裂过程的声发射试验研究

利用声发射测试和单轴压缩试验相结合的方法,研究了河南焦作矿区的石灰岩在100~800 °C高温压缩破坏条件下的声发射过程,结合不同温度下石灰岩的力学性质,分析不同声发射参数条件下石灰岩在不同受力阶段的声发射特点.结果表明：在高温作用下石灰岩出现了明显的声发射现象;石灰岩峰值应力随着作用温度的升高而不断降低,800 °C以后,峰值应力较600 °C时降幅达50%,但是峰值应变随着作用温度的升高而变化不明显;在400 °C以前,声发射振铃累计数均值随着温度的升高而增加,400 °C后随着温度的升高而不断降低;在600~800 °C时,试样呈现出明显的塑性破坏特征,高温致使石灰岩劣化,声发射试验中,振铃累计数大幅度降低,应力与应变和声发射特征参数变化规律较吻合.     

充填体抗拉强度特性的试验研究

充填体可以改善围岩应力状态、限制围岩移动、维护采场稳定.通过在室内条件下制作和养护充填体试件,然后采取劈裂法对不同配比和浓度的充填体试件进行测试,得出了充填体试件在不同配比、浓度下的峰值载荷、峰值位移、平均峰值应变、抗拉强度以及应力-应变曲线.通过分析这些拉伸试验条件下的力学性质,对提高充填体质量和维护采场稳定有指导作用.     

藏式毛石砌体抗压强度对其弹性模量和峰值应变预测

抗压强度与弹性模量和峰值应变是藏式毛石砌体力学性能的三个重要参数;通过毛石砌块和泥浆黏材获得毛石砌体抗压强度,但砌块不规则性和砌筑工艺随机性的影响导致该类砌体弹性模量、峰值应变较难获得。以抗压强度预测弹性模量和峰值应变是为了研究此类砌体变形特征和力学特性。采用西藏传统砌筑工艺砌筑8个毛石棱柱体试件,对棱柱体试件进行单轴压缩力学测试,获得毛石砌体抗压强度、位移-荷载曲线、破坏形态等。优化抗压强度表达式中砌块与泥浆相关影响系数,以抗压强度预测其弹性模量、峰值应变。试验结果表明,该类砌体抗压强度较低且具有阶段性变形特征,位移-荷载曲线与其他类型砌体对比存在差异。弹性模量和峰值应变预测值与其他毛石砌体对比发现吻合度较好,且三者间具有很强的关联性。本文可供毛石砌体单轴压缩性能研究参考。     

自保温榫式砌块砌体受压性能试验研究

自保温榫式砌块是一种新型节能墙体材料．通过对自保温榫式砌块砌体进行的轴心受压试验研究,了解该类砌体受压的试验过程现象,基于试验结果的分析,探讨了自保温榫式砌块砌体的抗压强度、弹性模量、受压应力一应变全曲线,依据抗压试验数据回归得到了砌体的本构方程,研究为自保温榫式砌块在单轴受压状态下进行内力与有限元分析提供理论依据．     

负载下碳纤维布约束混凝土圆柱轴压应力-应变关系试验研究

通过32个碳纤维布约束混凝土圆柱的轴压试验,研究了圆柱在不同的负载水平、混凝土强度和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析.试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果有明显影响.随着负载水平的提高,第2阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应.在已有未负荷状态下碳纤维布约束混凝土的相关研究成果的基础上,根据试验结果,首次提出了考虑负载影响的第2阶段刚度、侧向膨胀系数、峰值点应力和应变的计算公式,并提出了考虑负载影响的碳纤维布约束混凝土圆柱的应力-应变关系计算模型.     

Damage evolution model of strain hardening cementitious composites under the uniaxial stress state

The deformation and damage behaviors of strain hardening cementitious composites (SHCC) under the uniaxial stress state were investigated in this paper. Two ductile failure-based constitutive models were introduced to describe the uniaxial tension and compression properties of SHCC only using a few parameters. The computation method of model parameters was developed to ease the simulation procedures. Damage evolution of the SHCC was simulated by the formulation of continuum damage mechanics subsequently. The results show that the proposed models fit the stress-strain curves reasonably well, and the damage variables show different growth rules under uniaxial tension and compression. It is concluded that the proposed method can not only simply simulate the constitutive behavior of SHCC with the reasonable accuracy but also capture the characteristic of material degradation.