CA砂浆弹性模量与抗压强度的定量关系

采用万能材料试验机对不同配合比的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)进行了应力-应变压缩试验,分析了其应力-应变曲线的典型特点,并建立了CA砂浆弹性模量与抗压强度之间的定量关系.结果表明:低沥灰比(A/C)的CA砂浆应力达到峰值后迅速下降,呈脆性破坏,而高A/C的CA砂浆应力达到峰值后下降平缓,呈韧性破坏,沥青具有显著的增韧增塑作用;CA砂浆的弹性模量可取为应力-应变曲线原点至1/3峰值应力间的割线值;依据拟合良好性,分段式方程可有效描述CA砂浆弹性模量与抗压强度之间的定量关系,当A/C≥0.7时,弹性模量与抗压强度呈线性变化,当A/C0.7时,两者之间呈双曲函数关系.     

水泥乳化沥青砂浆弹性极限的试验研究

采用万能材料试验机对不同配合比的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)进行了应力-应变压缩试验,定义了其弹性极限的取值方法,并建立了CA砂浆弹性极限与配合比参数的数学关系.结果表明:将应力-应变曲线由线性向非线性转变时的应力与峰值应力的比值,定义为CA砂浆的弹性极限,弹性极限越大,材料的刚度越高;沥灰比(A/C)与水灰比(W/C)对CA砂浆微观结构的影响不同,弹性极限随A/C的变化程度大于随W/C的变化程度;依据弹性极限与峰值应力的转换关系及基于配合比参数的峰值应力计算公式,建立了CA砂浆弹性极限与配合比参数的数学关系.     

CA砂浆力学性能的应变率敏感性及本构关系

为研究水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)力学性能的应变率敏感性,采用微机控制电子万能试验机进行了CA砂浆在不同应变率下的应力-应变压缩试验.结果表明,CA砂浆的力学性能随着应变率的增大而增大,裂纹扩展速度的限制、侧向变形的惯性作用及沥青网络结构的横向约束导致了CA砂浆力学性能的应变率敏感性.文中还建立了CA砂浆的应变率本构关系,该本构关系能够精确模拟CA砂浆的峰值强度与弹性模量,整个变形过程中的拟合结果与试验结果的复相关系数均大于0.93.通过对应变率本构关系的敏感性分析可知,应变率越高,CA砂浆的韧性和应变率敏感性越低.     

水泥乳化沥青砂浆力学性能的能量机制

研究了CRTS I型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)在不同应变率加载条件下的总应变能、耗散应变能和弹性应变能的演变规律,结果表明:应变率越大,CA砂浆内部积聚的弹性应变能越多,峰值应力越大;弹性应变能在峰值应力前大量积聚,之后不断释放转化为破裂面贯通的表面能;应变率越大,弹性应变能占总应变能的比例(We/W)减小的幅度越小,但弹性应变能的释放量越大,释放的速率也越高,CA砂浆强度衰减越快,脆性越明显;耗散应变能随应变增大而不断增加,耗散应变能主要以裂纹的扩展与错位摩擦的方式产生;应变率越大,CA砂浆内部产生的细小裂纹越多,裂纹的扩展受到变形速率的限制,耗散应变能占总应变能的比例(Wd/W)越小.     

水泥乳化沥青砂浆的破坏特性实验

采用万能材料实验机对不同配合比的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)进行了单轴压缩实验,分析了CA砂浆的典型破坏模式,并进一步研究了破坏模式与微结构参数的定量关系.结果表明:依据不同的物理结构,CA砂浆具有3种典型的破坏模式:(1)A/C≤0.3时,水泥水化物体积多于沥青且超过30%,外力功主要以表面能的形式释放,试件呈劈裂破坏;(2)0.4≤A/C≤0.6时,水泥水化物体积多于沥青,但差值小于30%,沥青的黏性变形消耗了裂缝尖端的能量,表面能降低,试件呈剪切破坏;(3)A/C≥0.7时,水泥水化物体积小于沥青体积,破坏时大部分能量被塑形变形耗散掉,试件呈整体变形破坏.     

剑麻纤维混凝土砌块砌体的力学性能研究

针对传统砌体填充墙在强烈地震荷载下常表现出低变形能力和高损伤特性,严重影响钢筋混凝土框架的延性的问题,本文开发了一种环境友好、经济高效且结构有益的剑麻纤维砌体填充砌体单元,并设计了3种配套延性砌筑砂浆。通过对砌体进行抗压和抗剪试验,获得了其应力-应变曲线、承载力和破坏模式等试验数据。结果表明：延性砌块-延性砂浆砌体在受力方向上呈现出无主裂缝的多缝开裂破坏模式,且抗压延性和剪切延性显著提高。根据相关规范提供的计算公式,得到了适用于新型砌体的抗压强度值;延性砌块-延性砂浆砌体的抗剪强度远超普通砌块砌体,并通过线性回归建立了适用于新型砌体的抗剪承载力计算公式。值得注意的是,延性砌块-延性砂浆砌体的变形能力远超延性砌块-普通砂浆砌体和普通砌块砌体,可应用于增强框架填充墙结构的地震安全性。     

连续二级反应动力学的计算机模拟研究

为了获得连续二级反应的速率常数k1和k2,利用C 语言设计了一个计算机模拟程序.二级反应机理为A Bk1→E D,E Bk2→C D,反应物初始浓度为cA0,cB0,若t时刻反应物A、B的浓度可以测定,并令k2/k1=K,则有2(CA0-CA)-(CB0-CB)=CA[1-(CA/CA0)K-1]/(K-1),∫CACA0{(CB0-4CA0)CA 2C2A C2A[1-(CA/CA0)K-1]/(K-1)}-1dCA=-k1t,根据上述2式用计算机模拟求解出反应的速率常数k1和k2.     

废玻璃粉混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

为研究废玻璃粉混凝土单轴受压作用下的全过程受力特征,对C30与C50两类强度等级,0%、10%、15%、20%、25%、30%六种取代率下的棱柱体试件进行单轴受压应力-应变全曲线试验.通过试验分析了应力-应变全过程曲线变化趋势,对比研究了比例极限、峰值应力、延性系数等性能指标,并采用分段式本构关系对废玻璃粉混凝土应力-应变全曲线进行了研究.结果表明:废玻璃粉混凝土应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,随着取代率的增加,上升段斜率逐渐变小,下降段则趋于平缓,各类取代率下均值曲线的标准差先增大后减小,直至保持不变;与普通混凝土相比,废玻璃粉混凝土的比例极限相对较小,峰值应变则较大,延性较好的原因在于上升段表现出的塑性变形较强;分段式本构方程计算所得曲线与试验所测曲线吻合良好,C30强度等级下上升段参数为2.146,下降段参数为0.8,C50强度等级下上升段参数为1.987,下降段参数为1.462.     

HAF/NR复合材料中填料/基体界面相互

采用含有吡啶官能团的分子对高耐磨炭黑粒子(HAF)原位接枝改性调控填料/基体界面相互作用.采用Ayala参数定量计算填料/基体界面相互作用,研究了界面相互作用对天然橡胶(NR)补强性能的影响.复合材料的拉伸应力-应变曲线表明,填充接枝炭黑的复合材料具有更高的力学性能,其原因是炭黑接枝增强了填料-基体界面相互作用,削弱了填料-填料相互作用.     

单轴压缩条件下普通混凝土柱的峰后非线性尺寸效应

将单轴压缩条件下遭受到剪切带(峰值应力之后呈现线性应变软化行为)形式的单一剪切破坏普通混凝土试样的峰后应力-应变曲线斜率的解析解推广为非线性情形.在峰值应力之前,采用Scott模型描述非线性的本构关系.剪切带的非线性应变软化本构关系由导出的最短普通混凝土试样峰后斜率反算.利用得到的峰后本构关系,对其他较长的普通混凝土试样的应力-应变曲线进行了预测.预测的峰后应力-应变曲线依赖于试样的高度,且与实验结果吻合.估算的剪切带内部平均塑性剪切应变远大于在单轴压缩条件下测得的轴向应变的极限值.若测得的峰后应力-应变曲线被视为本构关系,则普通混凝土柱的峰后延性将被极大地低估.     

低碳9Ni钢的动态再结晶数学模型

利用MMS-300热模拟实验机对9Ni钢进行了温度范围为800～1150℃、应变速率范围为0.05～1s-1的单道次压缩实验.通过应力-应变曲线研究了9Ni钢的动态再结晶规律,采用硬化率-应力(θ-σ)曲线较精确地确定了动态再结晶的临界条件和峰值应力应变.采用回归法确定了双曲线本构方程中的材料常数和动态再结晶激活能(269kJ/mol),并建立了临界应变、峰值应变和峰值应力与无量纲参数Z/A之间的关系.利用Avrami方程和应力应变曲线建立了9Ni钢动态再结晶动力学模型.     

纤维对CA砂浆拌合物性能的影响

为探明有机纤维对CA砂浆(水泥沥青砂浆)工作性能的影响规律,试验研究了4种不同规格的纤维对CA砂浆拌合物流动度、扩展度、泌水及分层的影响.分析结果显示:纤维长度和品种对CA砂浆流动度和扩展度均有明显的影响;纤维在一定程度上能改善CA砂浆的泌水,且长纤维效果优于短纤维;纤维掺量对CA砂浆泌水影响不明显,提高掺量可以改善CA砂浆的分层特性,掺量大于J.2 kg/m3后可以完全消除CA砂浆的分层.     

基于SBFEM和样条插值的多边形偶应力/应变梯度理论单元

偶应力/应变梯度理论是刻画材料在细观或微观尺度的应变非局部化现象的理论,其基本方程是在传统连续体力学二阶微分方程基础上增加含有材料长度参数的四阶微分方程.偶应力/应变梯度理论有限元的节点参数包含位移的函数值和导数值,并由C0-1和C1增强分片检验要求单元对位移函数满足2次完备性和C0连续.相比三角形和四边形单元,构造具有高阶完备性的多边形单元形状函数更有难度,目前还缺少用于求解偶应力和应变梯度理论的多边形单元的研究.本文采用比例边界有限元方法(SBFEM)和基于离散Kirchhoff理论的多边形薄板样条单元(DKPS)相结合的方法,构造用于求解偶应力/应变梯度理论的多边形单元(SBFEMd3-DKPSd2).分别用SBFEM中环向3次单元和DKPS单元计算单元应变和应变梯度的刚度矩阵,避免了单元形状函数表达式的计算,并满足偶应力/应变梯度理论分片检验的要求.数值算例显示,该单元对凸多边形、非凸多边形和1-irregular退化的网格都有很好的计算精度.     

橡胶集料对钢筋混凝土梁截面延性影响的理论分析

橡胶集料掺入混凝土中改变了混凝土的应力应变关系,应力应变关系的变化对钢筋混凝土梁截面的延性产生了重要影响.以橡胶集料混凝土受压应力应变关系为出发点,建立了掺加橡胶集料的钢筋混凝土梁截面的曲率延性系数模型.结合材料性能试验,通过具体实例分别计算出了普通和掺加橡胶集料的钢筋混凝土梁截面的曲率延性系数.结果表明橡胶集料能够显著提高钢筋混凝土梁截面的延性.     

混杂FRP加固腐蚀钢筋混凝土圆柱基于位移性能的抗震设计

采用简化的双线性纤维增强聚合物(FRP)约束混凝土应力-应变曲线模型,对地震荷载作用下的混杂FRP约束完好混凝土圆柱进行了近似的截面延性分析,再从钢筋有效截面面积的减少、钢筋力学性能的降低和钢筋-混凝土黏结界面的弱化三个方面考虑钢筋腐蚀对截面延性的影响,建立了计算混杂FRP加固腐蚀混凝土圆柱潜在塑性铰区延性的简单适用模型,并编写了无需迭代的混杂FRP加固腐蚀混凝土柱基于位移性能的抗震设计程序.     

橡胶集料对钢筋混凝土梁截面延性影响的理论分析

橡胶集料掺入混凝土中改变了混凝土的应力应变关系,应力应变关系的变化对钢筋混凝土梁截面的延性产生了重要影响.以橡胶集料混凝土受压应力应变关系为出发点,建立了掺加橡胶集料的钢筋混凝土梁截面的曲率延性系数模型.结合材料性能试验,通过具体实例分别计算出了普通和掺加橡胶集料的钢筋混凝土梁截面的曲率延性系数.结果表明橡胶集料能够显著提高钢筋混凝土梁截面的延性.     

玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

为研究玄武岩纤维(basalt fiber, BF)砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性,做了4种不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%)的BF砂浆,采用Φ74 mm的变截面霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置测试动态抗压强度,万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子,研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明,水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能,随着BF掺量的增加,砂浆的峰值应力,极限韧性,峰值应变,动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时,相同应变率下的峰值应力最大,80 s^-1应变率下的峰值应变提升19.26%,在65 s^-1之后极限韧性提升最大,动态增长因子增加最快。BF掺量越多,砂浆冲击后形成的碎块粒度越大,扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。     

双掺粉煤灰-矿渣水泥砂浆动态力学性能试验研究

为了研究粉煤灰与矿渣对水泥砂浆动态力学性能的影响,用粉煤灰与矿渣替代40%的胶凝材料,其中矿渣掺量分别为0、10%、20%、30%、40%,采用?50 mm的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)试验装置,对各组砂浆进行4种加载气压的冲击压缩试验,并测试砂浆的静态抗压强度。对不同冲击气压下的应力-应变曲线、动态强度增长因子(dynamic increase factor, DIF)和破坏形态进行分析。结果表明：随着矿渣掺量的增加,砂浆的静动态抗压强度均随之增大,掺量为30%～40%时已接近甚至超过对照组砂浆,但动态抗压强度提升幅度有减缓趋势;相同矿渣掺量下,砂浆的动态峰值应力、动态峰值应变、平均应变率和极限韧性均与冲击荷载大小呈正相关,有明显的应变率效应;平均应变率在91.15～158.34 s^-1时,掺30%～40%矿渣砂浆的动态抗压强度和DIF均高于对照组;冲击气压越大,砂浆破坏程度越高,掺30%～40%矿渣砂浆的碎块数量更少、尺寸更大。因此掺30%～40%矿渣砂浆具有更优越的抗冲击性能,这为工业废料的合理利...     

含缺陷混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟

将混凝土看成由骨料、砂浆、界面和缺陷等组成的四相复合材料,通过圆形孔隙和币状裂隙表征缺陷,采用应力-裂缝宽度模型反映骨料、砂浆和界面的非线性本构关系,得到了轴拉荷载作用下试件破坏过程的应力-应变全曲线和弯拉荷载作用下的荷载-位移全曲线,并对圆形孔隙和币状裂隙及其含量对混凝土破坏过程和极限荷载的影响进行了分析.结果表明:...     

钢纤维增强RPC受拉应力—应变曲线试验

为得到钢纤维增强活性粉末混凝土(RPC)的受拉应力—应变曲线,采用自行设计的试验装置,完成了不同钢纤维体积掺量(Vf)时活性粉末混凝土的轴向拉伸试验,测出了Vf=1%、2%的活性粉末混凝土受拉应力—应变全曲线。试验结果表明,钢纤维增强RPC的受拉应力—应变全曲线分为上升段、峰值后应力骤降段、应力稳定段和下降段;随钢纤维掺量的增加,钢纤维增强RPC的抗拉强度、峰值应变、弹性模量增大,受拉破坏形式从脆性转变为延性。RPC的受拉峰值应变与其他混凝土相比无明显提高,其裂后延性优势应结合配筋形式发挥。