基于非线性超声的混凝土高温损伤研究

在高温作用下,混凝土内部会发生物理和化学反应,引起材料的力学性能改变,影响混凝土的安全性能。文章对混凝土在不同高温受热温度和受热时间阶段下的力学性能进行测量试验,研究了混凝土高温损伤下超声波波速和非线性超声系数的演化规律,并讨论了非线性超声方法的适用范围。试验结果表明,当混凝土的高温损伤较小时,非线性超声检测对混凝土材料的高温损伤更加敏感,可以用来更为准确地评估混凝土结构在高温下较低损伤情况。     

基于激光超声二次谐波法检测混凝土早期损伤

针对混凝土结构易产生早期损伤积累等问题,提出了一种激发窄带超声波的热弹性强度调制激光技术的内部损伤混凝土试件损伤情况的检测评估方法.借助有限元仿真法,模拟激光激励非线性细观损伤混凝土模型产生超声应力波,对混凝土模型表面接收点的位移信号进行频谱分析并计算相对非线性系数,建立相对非线性系数与材料宏观力学性能的关系,从而检测混凝土的早期力学性能退化情况.在此基础上,搭建了压电超声二次谐波试验系统和敲击共振基频检测系统,建立了不同配合比混凝土材料非线性系数β'与混凝土动弹性模量Ed的指数回归方程.研究表明,所提方法具有非接触性和灵敏度高等优点,能为实现混凝土早期损伤评估提供有力依据.     

混凝土结构抗火研究综述与建议

为了促进混凝土结构抗火研究的发展,从火灾温度场发展过程、混凝土结构抗火性能与抗火设计、火灾后结构损伤评估与加固修复、混凝土结构抗火性能提高方法等4个方面出发,总结混凝土结构抗火研究成果,指出研究中存在的问题并展望了其发展趋势。从空气、结构温度场2个方面归纳了火灾温度场研究方法,总结不同参数对混凝土材料、构件、结构高温性能的影响规律,分析现有混凝土结构抗火设计方法的应用以及其优点和不足,梳理火灾后结构损伤评估流程,分析火灾后实际工程损伤评估与加固修复案例,并对现有火灾后结构损伤检测和维修加固方法进行总结,最后,从材料及构造2个方面总结提高混凝土结构抗火性能的方法。研究表明:高温下混凝土结构力学性能劣化严重,掺加纤维、调整原材料配合比和应用合理构造措施可提高混凝土结构抗火性能,掺聚丙烯纤维可有效避免高性能混凝土高温爆裂。后续应重点研究高温下大空间混凝土结构温度场分布,材料高温性能随机性对混凝土构件力学性能的影响规律,不同温度-荷载路径及反复升降温对结构和构件高温性能的影响,科学的混凝土结构火灾损伤评估体系,结构抗火可靠度设计理论研究和高性能混凝土结构抗火设计方法等方面。     

基于损伤塑性模型的超高性能混凝土双肢墩数值模拟研究

为了准确模拟和预测超高性能混凝土(UHPC)构件在外部作用下的的非线性力学行为,基于塑性损伤模型研究了超高性能混凝土CDP本构参数的取值方法,包括损伤因子和单轴应力-应变关系的确定,并分析了考虑材料损伤和不考虑材料损伤对模拟结果的影响.通过对超高强度混凝土墩进行单调加载试验,得到了试验墩的破坏形态、荷载-位移曲线和位移延性.并建立了数值模型,对试验结果进行了对比分析.结果表明:不考虑材料损伤的CDP模型计算得出的结构承载力与延性,和试验值相比有较大误差,并且荷载-位移曲线在峰值点后的发展趋势与试验结果相去甚远.然而考虑材料损伤演化下的CDP模型能够准确预测UHPC结构的力学性能,最终模拟结果与试验结果之间的误差可以控制在5%以内,运用该方法能够为对UHPC进行更准确的非线性有限元分析提供参考.     

16MnR钢高温损伤的力学性能研究

文章通过对压力容器用16MnR钢高温损伤后的试样进行常规力学性能测定和断裂韧性实验,研究了受热温度和保温时间对16MnR钢力学性能的影响.实验结果表明,不同的受热温度和保温时间对材料力学性能的影响很明显,并从金属学角度分析了实验结果.     

高温下C65混凝土力学性能试验研究

为研究高强混凝土的抗高温性能,研究了C65混凝土在高温下的力学性能,利用高温下混凝土加载试验设备,对C65混凝土分别进行了常温20 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃、800 ℃高温试验,并对各温度下的高强混凝土进行了单轴压力学性能试验。分析了高温后混凝土外观特征,测得了高温下混凝土的单轴抗压强度,系统地分析了高温对高强混凝土力学性能的影响。结论表明:随温度的提高,高强混凝土的单轴抗压强度总体呈逐渐降低的趋势,并具有一定规律性。这些结论可以为高强混凝土结构抗火性能的研究提供理论依据。     

硫酸盐侵蚀下混凝土的非经典非线性效应变化

混凝土由于受硫酸盐侵蚀和干湿循环作用,内部出现微损伤,性能发生劣化.目前国内外针对结构混凝土硫酸盐侵蚀和干湿循环作用对结构混凝土的损伤失效的研究都集中在力学性能方面,关于损伤和劣化规律特别是无损检测的实验研究较少.混凝土无损检测技术一般采用线性超声方法,用非线性声学方法检测混凝土损伤和劣化规律的研究才刚刚起步.岩石、混...     

CFRP加固高温损伤RC板力学性能数值模拟

钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)结构在遭受火灾高温后力学性能发生损伤退化.为了探究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)加固高温损伤RC板的力学性能，基于“热学-力学”顺序单向耦合框架，开展了三维数值模拟.在模拟中，首先进行高温条件下RC板传热分析，获得其温度场变化；进而考虑钢筋和混凝土材料力学性能以及二者之间非线性粘结-滑移行为随温度的退化规律，假定外贴CRFP片材与混凝土之间的相互作用为完好粘结，建立CFRP加固高温损伤RC板三维有限元分析模型.在验证了三维数值模型合理性的基础上，分析了不同高温时间损伤RC板外贴CFRP加固后的破坏形态、承载力、挠度、刚度和内部应变等，评估了加固效果，进一步讨论了CFRP条带粘贴数量对加固效果的影响.结果表明：RC板受火后在四点加载下的破坏模式为典型弯曲破坏.随着受火时间增加，损伤更加严重，承载力和刚度等逐渐降低，钢筋和CFRP的应变增大.随着RC板高温损伤后粘贴CFRP层数增加，承载力和刚度增大，钢筋和CFRP的应变降低.此外，当板受火时间达到耐火极限90min...     

混凝土结构的静力和动力损伤非线性分析

首先简要介绍混凝土统一弹塑性损伤本构模型,该模型能够直接在材料本构层次考虑阻尼的影响, 同时又可以较好地描述混凝土材料刚度退化、强度软化、有侧限时受压强度提高、双轴拉压软化效应、卸载 后存在的不可恢复变形、单边效应等静力非线性行为以及应变率效应等动力非线性特性．利用上述模型, 分别对混凝土材料试验、钢筋混凝土剪力墙以及Koyna混凝土重力坝进行了静力和动力非线性分析．分析 结果表明,建议模型可以应用于大型(钢筋)混凝土结构非线性分析,除了能够提供荷载作用下的常规结构 反应外,还可以实时地提供结构损伤分布及其演化信息．     

高温后植筋黏结滑移力学性能试验

对在不同受热温度和不同加载制度下混凝土构件中2种锚固长度植筋的黏结滑移力学性能进行了试验.植筋的锚固长度分别为7倍和15倍植筋直径,受热温度分别为50℃,80℃,150℃和200℃.加载制度考虑单向拉拔和反复加载.分析了加载制度、锚固长度和加热温度对植筋试件的极限黏结应力和极限滑移的影响.结果表明,不同条件对植筋试件的黏结滑移力学性能有显著影响.根据试验结果给出了高温后植筋试件黏结应力的计算方法.     

3D打印铝合金力学性能的非线性超声检测

为了研究非线性超声检测技术评估材料抗拉强度的可行性,对不同成型角度下的3D打印铝合金材料进行非线性超声检测和力学拉伸试验。结果表明材料的抗拉强度、微观缺陷比率和超声非线性系数三者之间有很强的相关性。随着材料微观缺陷比率增大,超声非线性系数也随之增大,而抗拉强度呈现变小的趋势,因此超声非线性系数可以评价材料的强度。此外,对不同成型角度下的3D打印铝合金试件进行疲劳试验,发现疲劳加载后试件的超声非线性系数随着微裂纹萌生而增大。因此,非线性超声检测技术可用于3D打印铝合金材料力学性能的评估和微裂纹的检测。     

钢筋混凝土框架结构火灾反应分析

在钢筋混凝土框架模拟火灾试验和混凝土高温上本构关系试验基础上，根据不稳定抛弃讯理论和非线性直接刚度法，对钢筋混凝土框架在火灾进程中的温度反应和结构反应进行了非线性有限元分析。其中，考虑了钢筋的存在对温度分布的影响以及混凝土和钢筋在高温下的卸载规律对结构内力重分布所起的重要作用和高温瞬时徐主的影响。     

地震作用下大体积混凝土结构损伤发展估计

建议了一种地震荷载作用下混凝土结构损伤发展估计的思路和方法,通过混凝土结构在循环荷载作用下损伤演化特点的分析,推导出一种考虑组合效应的损伤演化方程.该方程反映了混凝土材料在复杂荷载作用下的多轴效应,形式简单便于数值实现.对实际工程动力损伤分析的结果表明,损伤理论更适用于混凝土结构的力学性能分析.     

火灾中不同材料对钢筋混凝土构件受力性能的影响

从材料性能的角度分析，不同材料对钢筋混凝土结构构件的影响机理与影响程度是不同的。钢材的影响主要与力学性能有关；混凝土的影响既与力学性能有关，也与热工性能有关；不可燃的面层主要与热工性能有关，而可燃面层可以加大火灾的危险性，不可燃面层是一层阻隔层，火灾时可以阻止热量向混凝土内部传播，因此混凝土构件火灾时的安全可靠性可以得到改善和提高。对于可以燃烧的装饰层而言，则会产生热荷载，结构构件在火灾时的损伤或破坏会加重。本利用欧洲规范采用的火灾时室内的温度－时间曲线、高温作用下混凝土和钢筋的本构关系，以及钢筋混凝土结构非线性分析方法，研究和分析了火灾时钢筋混凝土构件载面的温度分布和承载能力，并根据分析计算结果讨论了影响混凝土结构火灾安全性的因素。     

高温对混凝土力学性能的影响分析

对混凝土在高温和常温时力学性能进行试验对比,分析了高温下的混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量、应力应变关系等力学性能的影响因素及变化规律。     

高温后混凝土裂纹萌生及演变细观规律试验

火灾高温作用对混凝土的性能有很大影响,采用先进的实验技术研究经历高温后的混凝土力学特性对灾后混凝土结构的修复有重要意义。本文将实时激光全息干涉试验系统与静态承压装置相结合,在单轴连续静态荷载作用下分别对不同高温处理后混凝土试块动态测试。根据试验获得的干涉条纹的分布规律及其路径,直观地再现了混凝土的损伤演化过程,描述了混凝土构件的损伤演化断裂特征,为高温后混凝土结构破坏分析与缺陷诊断探索出了有效的试验方法。     

细骨料种类对高温后高性能混凝土力学性能的影响

通过对分别含有河砂和机制砂两种细骨料的C40高性能混凝土试件在高温烧透作用后的力学性能试验研究,分析讨论了细骨料种类对不同高温烧透后的高性能混凝土力学性能的影响,探讨了混凝土力学性能随温度变化的规律.试验研究表明,高温后对高性能混凝土的力学性能影响最大的因素是作用的最高温度,在相同的烧透条件下,C40高性能混凝土的力学性能随着经历温度的升高总体呈下降趋势;河砂混凝土和机制砂混凝土的力学性能在300℃、500℃和700℃高温后的的变化趋势基本一致;虽然机制砂混凝土的力学性能不如河砂混凝土的力学性能,但机制砂混凝土依然具有非常广阔的应用前景.     

火灾升温条件下船体加筋板极限承载能力分析

考虑材料在不同温度下的热力学性能变化,结合热弹塑性有限元与弧长法,研究加筋板在不同受热模式下的高温失效特性以及单轴压缩剩余极限强度.数值分析结果表明:迎筋面受热模式较背筋面受热模式升温更快,更为危险;背筋面受热模式下,结构易发生梁柱型失效;迎筋面受热模式下,结构失效表现为整体屈曲和筋的侧倾两种失效模式的叠加;当升温时间为140 s时,背筋面受热和迎筋面受热模式下的结构单轴压缩剩余极限强度分别衰减至常温的13%和5%.     

考虑温度影响的混凝土非线性本构模型

通过大量试验,测得了混凝土在常温20 ℃及200～600 ℃高温后的应力-应变关系.论述了Jones-Nelson-Morgan模型的构成原理及其参数的确定方法,利用这个模型,结合混凝土在常温的单轴试验结果,建立了混凝土的非线性本构模型.该模型的特点是材料的力学性能只为应变能的函数,使材料模型可以方便地解决考虑多因素影响的复杂问题.考虑温度因素的影响,将模型推广应用于高温后混凝土的本构关系分析,获得了与试验结果符合较好的理论模型.     

高温下钢板与混凝土的粘结强度

型钢与混凝土的粘结是保证钢 混凝土组合结构构件正常工作的基础。本文通过高温状态下钢板与混凝土的力学性能,以及钢板与混凝土粘结性能的试验研究基础上,分析了在高温状态下,钢板与混凝土的粘结强度,比较了高温与常温下其粘结强度的大小,并给出了不同温度下钢板与混凝土的粘结强度的计算公式。为钢 混凝土组合结构构件的受力分析奠定了一定的基础。