钢筋砼结构材料非线性本构关系及有限元法研究

随着工程结构问题研究发展的深入和电子计算机的迅速发展,非线性有限元法在钢筋混凝土结构分析中得到了越来越广泛的应用。与线弹性有限元法相比,非线性有限元法具有"全过程仿真"的特点。本文对钢筋砼结构材料非线性本构关系及有限元法的特点、研究进展、存在问题做了分析和评价;重点探讨了非线性分析中所使用的材料本构方程、材料非线性有限元分析方程和有限元程序的编制。最后对上述研究进行了概括并提出了应用前景。     

工程结构几何非线性有限元研究述评

在结构线弹性计算中,一般都假定在加载过程中用结构变形前的形状来代替变形后的形状.然而在实际工程结构中,往往存在着大位移、大转角或大应变等问题.这时平衡条件就应如实的建立在变形后的位形上,以考虑变形对平衡的影响;同时应变表达式也应包括位移的二次项,这就需要采用几何非线性来研究.以此为出发点与当前流行的有限元方法相结合,分析了几何非线性有限元法分析的一般过程.综合比较了几何非线性有限元法在杆、梁、板、壳等方面的国内外研究成果,指出目前仍存在的问题,提出今后的发展方向,为几何非线性有限元的理论研究与程序设计提供参考.     

三维重建技术在全级配混凝土骨料随机分布中的研究与应用

介绍了三维重建的几种方法,分析比较了这些方法的特点,并对由切片和CT扫描获得的图像进行三维重建作了重点介绍.在混凝土各项性能研究中,混凝土的级配、骨料含量及其分布模型对混凝土的力学性能有很大的影响,本文提出了采用试验和数字图形处理相结合的方法对全级配混凝土骨料进行三维重建,分析阐述了其具体的重建过程.通过建立接近现实的混凝土骨料模型,可以使用有限元进一步研究混凝土的性质及其发生的各种变化.     

全级配混凝土动态弯拉试验技术研究

参考DL/T 5150-2001<水工混凝土试验规程>的简支梁三分点加荷法,设计了电液压伺服加载系统、往复拉压加载夹具、安装方式、无损监测和实时数据采集系统等.这套试验技术可施加多种类型的荷载,如冲击波、变幅三角波、正弦波、模拟地震波、随机波荷载等.同时,还应用声发射技术研究了全级配混凝土动静态荷载作用下的破坏和损伤机制,并通过试验得出了合理的试件安装方法,形成了规范的动态试验操作步骤.     

高湿偏低温环境对蒸养混凝土强度发展的影响

采用在10~14℃水中养护模拟蒸养混凝土的高湿偏低温使用环境,研究掺加矿粉、粉煤灰和硅灰的混凝土经过(80±2)℃恒温6 h的强度发展。试验结果表明:掺加矿粉、粉煤灰、硅灰可显著提高蒸养混凝土的脱模强度,提高其抗裂性;10~14℃水养至28 d龄期,混凝土出现相对抗压强度倒缩现象,且脱模抗压强度越高的混凝土强度倒缩值也越高;劈裂抗拉强度的发展与其强度高低有关,脱模劈裂抗拉强度相对较低的试件,在整个养护期间,其值缓慢增长,而脱模劈裂抗拉强度相对较高的试件,在整个养护期间,其值出现相对倒缩;蒸养混凝土内部有大量孔隙,多数孔隙中存在针片状AFm相;混凝土在高湿偏低温环境中的吸水膨胀和AFm相向AFt相的转变是造成蒸养混凝土强度倒缩的主要原因。     

聚丙烯纤维与水泥砂浆粘结性能试验

提出了利用聚丙烯纤维拔出试验,分别测定水灰质量比、纤维埋入长度、纤维埋入角度和水泥砂浆龄期不同的情况下纤维拔出力-拔出位移曲线,利用扫描电镜对纤维砂浆试件断面形貌进行了分析,研究了纤维与水泥砂浆的粘结性能.研究结果表明:聚丙烯纤维-水泥砂浆具有较好的粘结性,聚丙烯纤维粘结破坏形式为拔出破坏,因此聚丙烯纤维具有较好的耗能阻裂作用;水灰质量比、纤维埋入长度、纤维埋入角度、水泥砂浆龄期直接影响着聚丙烯纤维-水泥砂浆的粘结强度,其中水灰质量比因素影响最大;当水灰质量比小于0.5时,聚丙烯纤维-水泥砂浆粘结强度和粘结功都随着水灰质量比的减小而增大,随着纤维埋入长度和纤维埋入角度的增大而增大.     

新拌混凝土骨料分布均匀性表征方法及其应用

定义了表征骨料分布均匀性的指标——均匀度,借助离散元方法和EDEM软件建立了基于像素的均匀度数字化算法,并基于多个算例验证了该指标的正确性和合理性。研究结果表明:均匀度指标具有明确的物理意义,其取值范围为0～1,且骨料分布均匀性随该指标的增加而增加;基于均匀度的数字化算法与已有方法相比,计算结果规律性高度吻合,但前者更符合常规思维方式,且能够定量和准确反映搅拌过程中骨料分布均匀性的变化;由于基于均匀度的数字化算法考虑了搅拌成型过程中骨料间的相互作用,均匀度亦可表征轻骨料上浮导致的骨料分布均匀性下降等现象。最后对新拌混凝土成型过程中的若干问题进行分析论证并提出了具有工程参考价值的建议。