混凝土受拉疲劳试件的有限元分析

以国家自然科学基金资助项目《混凝土多轴疲劳破坏准则》(50078010)的试验研究为背景,运用有限元分析软件ANSYS对混凝土多轴疲劳试验中采用的试件进行单轴静态受拉分析,指出了受拉疲劳试件在设计及试验中所存在的问题并给出合理建议。     

普强高性能混凝土耐久性与受拉性能试验

实际工程中C50以下的普强混凝土应用十分广泛,为了提高结构的耐久性,对普强高性能混凝土的研究就显得尤为重要.在对普强高性能混凝土耐久性试验的基础上,又对其单轴受拉特性进行了试验研究,通过分析受拉应力-应变关系全曲线,提出了普强高性能混凝土单轴受拉全曲线方程,理论分析与试验结果对比吻合较好.同时根据试验测得的纵横应变,就其受拉弹性泊松比进行了探讨.     

一种新的混凝土受拉本构模型

混凝土单轴受拉应力-应变曲线存在形式多样且不统一.根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受拉混凝土的弹塑性本构模型,可导出已有单轴受拉本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和不可逆变形表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受拉结果相比较,模型的预测结果良好。     

混凝土受拉弹塑性本构关系

针对已有混凝土单轴受拉应力-应变关系的不足,用细观损伤单元的并联体模型,并假定细观单元体为理想弹脆性材料,其断裂应变组成随机场,基于随机损伤力学原理,较为详细地推导了单轴受拉混凝土本构关系.结合已有研究成果,对损伤演化、初始弹性模量和峰值拉应变加以改进,建立了基于混凝土立方体抗压强度的参数计算方法.建议了受拉混凝土卸载/再加载的变形模量计算公式,导出卸载后的残余应变.与试验结果的对比也验证了其合理性,研究成果可为混凝土结构设计规范修订提供参考.     

混凝土开裂后梁的受拉钢筋应力的分析

导出了砼开裂后梁的弯矩与受拉钢筋应力之间的关系式，关系式与试验结果符合较好     

玄武岩纤维对再生混凝土轴心受拉性能的影响

为研究玄武岩纤维对再生混凝土轴心受拉性能的影响,通过自行设计的混凝土轴拉试验装置,对不同玄武岩纤维体积掺量下(0、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％和0.5％)的玄武岩纤维再生混凝土(basalt fiber recycled aggregate concrete,BFRAC)进行了轴心受拉试验,并分别与玄武岩纤维增强混凝土(basalt fiber reinforced concrete,BFRC)进行比较.研究结果表明,随着纤维掺量的增加,BFRAC的初裂强度、轴拉强度、初裂应变、峰值应变和初始弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,纤维掺量为0.3％时,各项轴拉性能达到最大值,对应的提升率分别为40.5％、35.4％、10.4％、22.4％和16.9％.玄武岩纤维对再生混凝土轴拉性能的提升效果要优于普通混凝土.     

早期混凝土轴心受拉试件的制作

针对早期混凝土的特点,利用自行设计制作的混凝土轴心受拉试件,成功解决了实验中试件对中困难、应力集中和黏结力小等问题,得出了理想的早期混凝土轴心受拉应力-变形全曲线.结果表明:该试件应用于混凝土轴心受拉实验是可行的,对同类型的实验具有一定的参考价值.     

混凝土内紧固件植筋受拉性能有限元分析

对混凝土内紧固件植筋受拉性能进行研究,利用有限元方法分析了不考虑边距影响的单根锚栓受拉性能,考虑边距影响的单根锚栓受拉性能,以及不考虑边距影响但间距较小的双锚受拉性能,并讨论了相应的混凝土内应力分布情况.     

冻融循环作用下混凝土的受拉本构特征

为了得出冻融循环作用下混凝土受拉应力-应变关系曲线上升段方程,对经过0,25,50,75,100,125次冻融循环的4个不同强度等级的普通混凝土抗拉试块进行了试验研究,结合现有普通混凝土受拉本构关系,建立了冻融循环次数、混凝土等级与混凝土受拉本构特征的关系.试验结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受拉应力-应变关系...     

粉煤灰贫混凝土的疲劳性能研究

粉煤灰贫混凝土具有优良的路用性能和经济适用性.水泥混凝土路面设计以综合疲劳为依据,因此,研究其疲劳性能对确定适宜的路面设计参数具有重要意义.通过室内贫混凝土小梁的弯曲疲劳试验,采用Weibull模型,得出了3种不同形式的粉煤灰贫混凝土疲劳方程,并利用已有的各种混凝土的疲劳方程和弯拉强度,提出了适用于不同强度混凝土的综合疲劳方程.     

混凝土在两压一拉加载下的变形和强度特性

利用自制的三轴试验装置，对国内外较少进行的混凝土在两压一拉状态下的变形 和强度进行了试验研究，给出了在各种应力组合下混凝土的应力－应变关系曲线及极 限强度。在分析试验资料的基础上，建议了一个用八面体应力表述的适于混凝土在压 拉状态的强度准则。     

混凝土动态拉伸试验方法的研究

基于能量原理对混凝土轴拉试件的稳定开裂条件进行了讨论．根据本文和其他研究者的试验，对混凝土动态拉伸试验所需要的仪器设备条件，轴拉、弯拉和劈裂三种拉伸试验方法对混凝土动态拉伸试验的适用性进行了分析．在此基础上提出了混凝土动态拉伸试验的试验方法．该方法已通过了试验验证，具有一定参考价值     

混凝土抗拉疲劳剩余强度损伤模型

基于连续体损伤力学理论,建立了各向异性混凝土抗拉疲劳剩余强度衰减模型.模型中采用了基于应变能量释放率空间的边界面模型,通过极限断裂面的不断移动模拟疲劳过程中损伤阈值的不断变化.提出了在高周疲劳过程中损伤模量表达式中的D为一与剩余强度有关的变量的观点,并给出了函数表达式.结合已完成的混凝土疲劳抗拉剩余强度试验,确定了模型的参数,并验证了模型的有效性.     

疲劳荷载作用下的混凝土变形规律

通过混凝土疲劳试验,总结并验证了疲劳荷载下混凝土变形的一般规律:三阶段演变规律和第2阶段临界应变的不变性。讨论了上述规律的使用条件,其中三阶段演变规律属于普遍规律,与混凝土强度以及荷载形式无关;第2阶段临界应变的不变性只适用于强度等级相同的混凝土材料,但与加载历史无关。基于上述变形规律提出计算混凝土疲劳寿命的公式,该公式可用于预测现役混凝土结构的剩余疲劳寿命。     

疲劳荷载作用下混凝土裂缝扩展过程

采用尺寸为２００ｍｍ×２００ｍｍ×２００ｍｍ的楔入劈拉试件研究了在等幅重复荷载作用下砼裂缝的亚临界扩展过程．结果表明，砼在疲劳破坏前，裂缝存在着明显的亚临界扩展，其扩展长度约为６５ｍｍ．裂缝扩展速率ｄａ／ｄＮ符合Ｐａｒｉｓ公式     

混凝土单轴直接拉伸受力分析

对3种直接拉伸试验方式(内埋式、外夹式和粘贴式)下混凝土试件各点的应力分布状况进行了有限元数值分析,对获得混凝土单轴直接拉伸应力-应变全曲线所需的条件进行了探讨,并对试件在两端粘贴受力方式下辅以刚性架装置后刚性架拉杆刚度、位置对试件受力的影响进行了研究.结果表明:两端粘贴加载方式可使试件各点应力分布更加均匀,应力集中程度较低;减小刚性架的高度、增大刚性架的截面积有利于获得完整的应力-应变全曲线.     

冻融环境下混凝土双向受压强度与变形特性试验研究

对普通混凝土经冻融后在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.试件尺寸为100mm×100mm×100mm.试验过程中测得了混凝土在常态和经过25次、50次、75次冻融循环后在双向受压下的应力-应变关系曲线和双轴强度,分析了主压应力σ3及其对应的应变随冻融循环次数的变化规律,以及在冻融作用后混凝土的二轴强度、应力-应变关系,最大应力处的应力、应变和弹性模量随主压应力比的变化规律,观察了试件的破坏形态,建立了相应的破坏准则.发现普通混凝土经冻融后在双轴压荷载作用下的强度和弹性模量随着冻融循环次数的增加而降低,应变随着冻融循环次数的增加而增大;强度、应变和弹性模量随着主应力比α值的不同而变化的规律及其破坏形态均与常态混凝土基本相同.     

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.     

早龄期持续拉力对混凝土性能的影响

为研究早龄期持续拉力对混凝土后期力学性能的影响,设计了7个系列共77个混凝土试件,探讨早龄期持荷轴拉比、持荷时间、混凝土强度等3个因素对混凝土后期轴心抗压性能的影响规律。为此,制作了对6个混凝土试件同时施加持续拉力的试验装置,龄期1.5d时开始施加轴向拉力,持荷一定时间后卸载,龄期28d时进行轴心抗压试验。持荷轴拉比和持荷时间对混凝土后期轴心抗压性能有一定的影响:持荷时间为7d时,轴拉比为0.15和0.3试件后期轴心抗压性能基本没有劣化,而轴拉比为0.5时试件产生了不可自愈的损伤,初始弹性模量、轴压峰值应力下降、峰值应变增大;轴拉比为0.3的试件持荷时间增加到14d,混凝土后期性能产生了劣化。混凝土强度等级越低,早龄期持续拉力对其弹性模量的影响较大,但峰值应力和峰值应变的影响相对较小。在试验结果的基础上,采用最小二乘法回归得到了持荷时间和持荷轴拉比对混凝土初始弹性模量、峰值应力与峰值应变的早龄期持荷影响系数。最后,在普通混凝土的应力应变关系的基础上考虑早龄期持荷影响因数,得到了受早龄期持荷影响的混凝土应力应变关系。     

饱和大骨料混凝土动态双轴受压力学性能试验研究

分别通过试验研究了饱和与干燥大骨料混凝土试件在动态双轴受压状态下的强度特征.试验采用大型混凝土静、动态三轴液压伺服试验系统,设定了4个数量级的应变率(10-5、10-4、10-3、10-2 s-1)和5种应力比(0∶1、0.25∶1、0.50∶1、0.75∶1、1∶1).根据试验结果,分析了孔隙水对大骨料混凝土动态双轴极限抗压强度的影响,并提出了饱和大骨料混凝土动态受压破坏准则.研究表明,饱和大骨料试件在动态条件下的强度与干燥混凝土试件相比提高明显,而在准静态条件下有所降低.在相同应变率下,与单轴相比,双轴极限抗压强度在应力比为0.50∶1时最大.