基于细观模型的超高性能钢纤维混凝土SHPB试验数值模拟

超高性能钢纤维混凝土是一种极具创新性的水泥基复合材料,具有优异的力学性能,在结构抵抗极端荷载方面潜力突出.为研究超高性能钢纤维混凝土动态力学性能,利用LS_DYNA软件建立了由砂浆和钢纤维组成的细观数值模型.首先,通过静态压缩和劈裂试验对细观模型进行了验证.其次,对霍普金森压杆(SHPB)试验进行了数值模拟,并在细观尺度上解释了应力-应变历程,研究了钢纤维含量对超高性能钢纤维混凝土动态性能的影响.研究结果表明,该模型能够很好地预测超高性能钢纤维混凝土的静态和动态性能;当钢纤维在合理范围内(0%–2.5%)时,超高性能钢纤维混凝土动态强度随着钢纤维体积率的增加而显著增大;然而,超高性能钢纤维混凝土动态增强因子低于传统混凝土材料.同时,定量分析了钢纤维增强效果,并在试验和数值模拟的基础上推导了超高性能钢纤维混凝土的动态本构关系.     

钢纤维聚合物混凝土抗弯性能的分析

从微细观力学角度出发,借助损伤本构关系模型分析了钢纤维聚合物混凝土的弯曲性能。探讨了钢纤维聚合物混凝土材料细观结构对宏观性能的影响。这些研究结论,为进一步研究钢纤维聚合物混凝土的性能提供新的理论分析方法。可为满足不同应用领域的特定性能要求设计最优的钢纤维聚合物混凝土材料组分时参考。     

冲击荷载下钢纤维混凝土的细观数值研究

针对不同钢纤维体积率的钢纤维混凝土(SFRC)建立了包含骨料、砂浆、界面过渡区(ITZ)和钢纤维的细观数值模型,并通过模拟分离式霍普金森压杆(SHPB)试验分析钢纤维混凝土在不同钢纤维体积率下微裂纹的萌生、扩展直到贯通的全过程.模拟研究发现:钢纤维加入后延迟了混凝土试件的破坏,同时增加了试件的延展性和韧性.     

钢纤维混凝土韧度计算方法的探讨

为了从理论上研究钢纤维混凝土的阻裂和增韧性能,以钢纤维混凝土应力应变曲线包围下的面积定义材料韧度,基于钢纤维混凝土兼有阻裂作用的复合理论下建立的损伤本构方程,推导了钢纤维混凝土韧度理论计算公式,并详细讨论了公式中有关参数的确定.选取了C40混凝土和端钩形钢板切削钢纤维进行了计算,给出了典型条件下,相应的钢纤维混凝土韧度与钢纤维掺量间关系的定量表达式,初步建立了一种钢纤维混凝土韧度的理论评价方法.     

低温钢纤维混凝土破坏过程的数值模拟

通过实验测试了钢纤维混凝土在低温下的力学性能,发现其抗拉和抗压强度随温度降低逐渐升高.运用RMT-150B型岩石力学试验系统对钢纤维混凝土圆柱型试样进行了单轴压缩分析,发现低温下钢纤维混凝土应力应变曲线可分为弹性阶段,裂缝稳态扩展阶段,裂缝失稳扩展阶段和破坏阶段.将混凝土看成是细观上的各向异性非均匀准脆性材料, 运用RFPA2D数值分析软件对钢纤维混凝土单轴压缩全过程进行了数值模拟,模拟得到的承载力随温度降低逐渐增大,均质度好的试件声发射较为集中,声发射能量随温度降低不断提高,体现了低温下钢纤维混凝土的脆性特征.     

钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土性能

为了探讨在喷射混凝土中仿钢纤维替代钢纤维的可行性,研究了钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土的力学性能和耐久性能,特别是对其抗碳化以及抗氯离子侵蚀耐久性进行了比较.研究结果表明,在适量的掺量条件下,钢纤维喷射混凝土的力学性能较仿钢纤维要好,但从长期耐久性来看,在碳化和氯离子腐蚀环境中钢纤维喷射混凝土将有一个失效的过程,而仿钢纤维喷射混凝土可长期有效.因此,在腐蚀环境条件下,当力学性能满足设计要求时,仿钢纤维完全可以替代钢纤维,且提高了耐久性能.     

基于CT扫描数据的混凝土细观结构的三维重建

目前混凝土细观结构模型大部分采用基于随机抽样原理和统计学原理的虚拟细观结构模型,为了建立更加准确的混凝土细观结构模型,基于对CT扫描的DICOM格式原始数据的调用,建立了混凝土或钢纤维混凝土真实细观结构的三维模型,避免采用普通物理光学图像或256色灰度图建立细观结构而导致信息大量损失的不足.从重建的效果来看,钢纤维、骨料颗粒、硬化水泥砂浆、孔隙等混凝土内部真实的细观结构清晰,较好地体现了混凝土的非均质性.     

钢纤维混凝土弹性模量在有限元数值模拟中的实现

运用有限元数值模拟研究了不同取向钢纤维混凝土的弹性模量.以100 mm×50 mm×100 mm钢纤维混凝土试块为例,建立有限元模型,加载得到了不同取向钢纤维混凝土的弹性模量.结果表明:无论是何种取向的钢纤维混凝土,其钢纤维的增加都能提高钢纤维混凝土的弹性模量;钢纤维含量的变化能影响层布式钢纤维混凝土的抗折强度.     

钢纤维外形对高强混凝土增强作用的影响研究

在掺磨细矿渣的高强混凝土中掺入不同外形的钢纤维配制出钢纤维高强混凝土;对不同外形钢纤维高强混凝土的力学性能进行了较全面的对比研究与分析 根据试验结果指出:出于提高增强效应的目的,采用增大钢纤维两个端部的改进方法较之改变钢纤维的轴线形状和变截面更有效;文献[5]中由基体混凝土强度预测钢纤维混凝土强度的公式,不再适用于描述钢纤维对高强与超高强混凝土的增强规律,基体混凝土强度对钢纤维增强效应的影响应重新进行研讨 还建议了应根据不同的用途和增强目的来选择钢纤维,以达到最理想的增强效果 表1,参15     

改性混凝土材料性能研究及应用

在碾压钢纤维混凝土的力学性能试验研究的基础上 ,介绍了钢纤维混凝土和碾压钢纤维混凝土等新型路面材料的特点 ,重点分析了钢纤维掺量及粉煤灰掺量对碾压钢纤维混凝土性能的影响。结果表明 ,碾压钢纤维混凝土材料是一种具有应用前景的新型路面材料。     

泵送钢纤维混凝土的地面施工

阐述了泵送钢纤维混凝土地面施工的若干技术问题,包括对泵送钢纤维混凝土配合比的确定以及泵送钢纤维混凝土的生产、质量控制、运输、浇注、养护等。     

SFRC局部增强孔口高应力区的试验研究

本文通过对带圆形孔口结构的模型试验,分析研究了钢纤维砼对孔口周围局部高应力区的增强作用,探讨了在均匀竖向荷载作用下孔口结构的受力特征和破坏形态,分析了不同增强层条件下,孔口周围的应变分布和裂缝扩展变化规律,本文给出的模型试验结果可供工程设计参考。     

Ⅱ型钢纤维混凝土轨枕的生产及室内静动载试验

介绍了 1998年在铁道部都匀桥梁工厂对六个钢纤维生产厂家的钢纤维砼轨枕进行了生产及试验对比 ,获得了各种不同钢纤维在混凝土中应用的抗压、抗折、劈裂及弹性模量等的试验结果。同时按照Ⅱ型轨枕的技术验收条件对各个厂家的钢纤维混凝土轨枕进行了静载及疲劳试验 ,取得了可贵的参考数据。由于当前推广钢纤维混凝土轨枕使用日益扩大 ,特在此篇论文中介绍有关资料以供参考     

钢纤维混凝土在建筑结构工程中的应用

钢纤堆混凝土是近年来迅速发展起来的一种新型复合材料，以其良好的抗裂性、弯曲韧性和抗冲击性能，正广泛地应用于各类工程建设领域。本文通过介绍钢纤维混凝土在某工程屋面板中的应用，为这一新型混凝土材料在建筑结构工程中的设计与施工提供了一些可资借鉴的经验。     

钢纤维混凝土压力与体积应变关系的分形计算方法

为研究钢纤维混凝土在压力作用下与体积应变之间的关系,采用分形理论中的分形插值方法,对压力-应变关系进行了计算,导出了压力与体积应变关系曲线的迭代函数系统IFS(iterated function system).结合钢纤维混凝土材料的试验数据,计算了3种钢纤维混凝土材料与素混凝土的IFS的参数,得出了IFS的吸引子,即最终迭代得到的压力与体积应变关系曲线.试验中所有数据点均落在该曲线上,能够更为真实地反映压力与体积应变的关系.     

钢纤维混凝土修补破损路面及其性能

结合316国道云梦至孝感段路面修补工程实例,讨论了钢纤维混凝土的性能,提出了钢纤维混凝土的配合比及路面修补工程施工工艺.     

钢纤维砼抗折疲劳寿命分布规律的研究

采用三分点加载研究了不同应力水平下钢纤维砼梁试件的疲劳寿命及其分布规律，这些分布规律是不相同的。，采用图解法，矩方法，极大似然估计法得到的ＳＦＲＣ疲劳寿命布尔分布诸参数颇相一致。     

疲劳载荷作用下超高程泵送钢纤维混凝土的耐久性

研究了疲劳载荷作用下的超高泵送钢纤维混凝土(SFRC)的氯离子扩散规律,对相应临界疲劳循环次数作用的SFRC试件的碳化性能进行了分析.通过对疲劳试件的不同深度自由氯离子浓度和表面氯离子扩散系数的研究表明:只要疲劳次数超过某一临界值时,SFRC试件内部的氯离子含量和表面扩散系数就会随着疲劳次数的增加而增大;在相应临界疲劳循环次数作用下,SFRC试件具有较强的抗碳化能力;该SFRC具有优异的抗氯离子扩散性能和抗碳化能力.这不仅拓展了SFRC的应用领域,也为动荷载作用下的混凝土耐久性研究提供了很好的参考和依据.     

钢纤维混凝土设计强度的计算模式

根据复合材料强度理论和钢纤维混凝土强度试验规律，给出了钢纤维混凝土抗拉 强度和抗折强度的计算模式。用数理统计方法确定了计算模式中的待定参数，从而得 出适用于设计的与普通混凝土相衔接的钢纤维混凝土强度计算公式。