孔隙湿度对混凝土初始弹性模量影响

采用细观力学方法研究湿态混凝土中孔隙及孔隙水对材料初始力学性能的影响.混凝土材料细观孔隙分为活性孔隙和非活性孔隙两类,其中活性孔隙湿态情况下将由孔隙水填充.将非活性孔隙和孔隙水作为两类夹杂,理想无孔隙混凝土作为基体,基于等效夹杂理论和Mori-Tanaka平均场的思想建立了双类夹杂模型.该模型考虑了不同饱和度孔隙水的水化效应和粘滞性对混凝土力学性能的影响.理论结果和试验数据比较表明,该模型可以较为准确地预测孔隙及孔隙水对混凝土弹性模量的影响.     

基于均匀化理论的混凝土等效弹性模量的数值模拟

在细观尺度上,混凝土可被视为由水泥砂浆基质、粗骨料和两者之间的黏结界面组成的三相复合材料。基于上述假设,根据均匀化理论,对胞元模型分别施加三种情况的边界条件和初始载荷,计算出了混凝土的等效弹性模量。结果表明,混凝土各相材料力学性能及体积分数的确定非常关键,尤其是界面相。由均匀化理论的有限元方法得到的数值计算结果与实验结果较为符合,能够准确地反映出周期性结构的宏观等效弹性性质。     

混凝土四重球弹性模量随龄期发展预测模型

混凝土的抗压强度和弹性模量随龄期不断增长.然而,与抗压强度相比,弹性模量随龄期的增长并不明显,相关的研究也较少.本文在混凝土弹性模量双重球和三重球预测模型的基础上,考虑了水泥浆体与骨料间的界面过渡区效应,建立了混凝土弹性模量四重球理论模型,且模型能够较好的反映界面过渡区在混凝土弹性模量发展中的作用.分析表明,对混凝土弹性模量发展起到主要作用的参数按重要程度依次为骨料体积分数、骨料粒径及界面过渡区效应.     

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.     

饱和混凝土的弹性模量预测

为了研究饱和混凝土中的孔隙水压力对混凝土力学性能的影响,根据饱和混凝土的微观结构建立了研究饱和混凝土力学性能的理论模型,利用夹杂、等效弹性模量的思想和Mori-Tanaka方法研究了饱和状态时孔隙水对混凝土弹性模量的影响。该模型考虑了水影响下的水泥后期水化和孔隙水的粘滞力对饱和混凝土弹性模量的影响。将该模型与Yaman等人的试验结果进行了对比,结果表明该模型可以预测孔隙水含量对混凝土弹性模量的影响,且该模型对饱和混凝土的弹性模量的预测也较为准确。     

基于细观力学的混凝土有效弹性性能预测

假定混凝土材料为由骨料和砂浆组成的二相复合材料,建立了混凝土随机骨料模型;按骨料与砂浆基体的弹性性能比值生成骨料较硬和较软两类试件进行有限元数值试验,系统研究了混凝土有效弹性性能预测中多种细观力学方法的优劣及各细观力学方法的适用范围.将细观力学方法预测结果与有限元数值试验得到的结果进行比较,并对这些细观力学方法预测精度及其变化规律进行了讨论.数值试验结果表明,当骨料体积和骨料与砂浆弹性模量比较大时,细观力学方法预测的结果误差较大,需要研究新的方法预测混凝土的有效弹性性能.     

钢纤维混凝土薄板中弹性模量增强系数的边界效应

讨论了钢纤维混凝土薄板中弹性模量增强系数的边界效应.应用几何概率方法给出了弹性模量增强系数的积分公式，并用高斯积分法获得了相应的数值解.最后给出了一些计算结果.     

基于超声检测的废弃纤维再生混凝土弹性模量试验研究

为研究长期持荷损伤后再生骨料取代率和废弃纤维掺入对再生混凝土弹性模量的影响规律,制备了再生骨料取代率为0、50%、100%,废弃纤维体积掺入量为0.08%的废弃纤维再生混凝土试件,进行了混凝土标准弹性模量试验和超声波无损检测试验。结果表明：弹性模量与超声波速呈线性正相关,在宏观尺度上表现为抵抗弹性变形的能力减小,在细观尺度上表现为混凝土和再生混凝土中界面强度降低。纤维的桥接作用可以阻断微裂缝的开展抑制废弃纤维再生混凝土内部损伤的演化,从而提高了再生混凝土的弹性模量。超声波速随着应力水平和时间的增加而减小。采用中国、美国、欧洲规范计算废弃纤维再生混凝土弹性模量,中国规范《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和欧洲规范《混凝土结构设计》(BS EN 1992-1-1—2004)计算值与超声检测值相差0.9%～8.4%和0.3%～12%,超声波无损检测法可进行长期损伤后的再生混凝土和废弃纤维再生混凝土弹性模量的定量分析。     

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.     

模型再生混凝土单轴受压应力分布特征

根据再生混凝土各相材料的力学特性,对模型再生混凝土进行细观数值分析,获取模型再生混凝土单轴受压下内部应力分布特征.通过变参数分析,讨论不同天然骨料、界面过渡区和老硬化砂浆的力学参数对模型再生混凝土应力分布特征的影响.结果表明,模型再生混凝土天然骨料之间的新老界面过渡区处存在拉应力和剪应力集中现象;天然骨料弹性模量增大,应力集中现象愈加明显,界面过渡区弹性模量增大,应力集中现象则逐渐减弱,老砂浆弹性模量增大应力集中特征变化不大.     

采用等效结构参数的混凝土试块弹性模量监测

基于压电阻抗技术,对混凝土试块弹性模量在固化过程中的发展进行监测实验研究.用阻抗分析仪测得粘贴在不同配合比的混凝土试块的压电陶瓷片在不同龄期下的电导纳信号,对28d龄期内不同配合比的混凝土试块进行弹性模量测试.采用共振频率和等效结构参数来评价混凝土固化过程中的变化.通过回归分析建立等效结构参数与混凝土试块弹性模量之间的关系,监测混凝土弹性模量发展.结果表明:压电阻抗技术可用来监测混凝土弹性模量在固化过程中的变化.     

塑性混凝土弹性模量研究

通过塑性混凝土弹性模量测试,分析了计算公式中不同P1、P2计算点下塑性混凝土的弹性模量及塑性混凝土弹性模量与轴心抗压强度的关系.研究结果表明:塑性混凝土弹性模量计算点以30%、70%轴心抗压强度为宜;弹性模量与轴心抗压强度具有良好线性关系.     

Prediction of Transverse Permeability for Unidirectional Fiber Tows Based on the Homogenization Theory

The transverse permeability of unidirectional fiber tows is calculated using homogenization method. Each fiber tow consisting of 21 filaments is arranged in uniform square packing. Stokes governing equation is analogized with Lame equation used in the linear elasticity problem and is solved by the finite element code ANSYS. The prediction for transverse permeability of unidirectional fiber obtained by the homogenization approach is compared with other analytical methods. The result shows a good agreement with Kozeny-Carman equation and Gebart square packing model. A model for nonuniform fiber distribution and measurement technology are proposed. It can be found that the experimental result is in excellent agreement with predicted permeability in the nonuniform distribution model.     

现场测试混凝土弹性模量的方法研究

近年来,混凝土的弹性模量值引起了日益广泛的重视,其在计算钢筋混凝土的变形、裂缝扩展、温度应力以及估算预应力损失等方面是必不可少的指标。采用传统的静力载荷试验的方法测试混凝土材料的弹性模量存在着费事、费时、代表性不强和难以全面检测等缺点,我们利用现场无损检测的方法测试混凝土结构和材料的弹性模量,较好地解决了上述问题。     

多孔板等效弹性常数的均匀化预测及实验研究

基于均匀化方法,对多孔板的宏观等效弹性常数进行预测,得到了面内的弹性模量、泊松比和剪切模量。然后通过拉伸实验的方法,对多孔板进行拉伸性能测试,得到了应力应变曲线,并将实验得到的弹性模量与均匀化方法计算得到的弹性模量进行比较。结果表明,均匀化方法计算得到的等效弹性模量与实验得到的结果相吻合,验证了均匀化方法预测多孔板弹性常数的可行性。     

钢筋混凝土悬臂梁复合弹性模量研究

为了克服传统静力载荷试验的方法在测试钢筋混凝土材料的弹性模量中诸多不便,提出了一种力学理论公式结合数值反演的复合弹性模量确定方法。首先根据材料力学理论,建立了弹性模量与荷载、挠度之间的关系方程;采用ANSYS软件中的分离式模型,模拟钢筋混凝土悬臂梁在不同荷载作用下弯曲变形特性;验证了数值反演钢筋混凝土复合弹性模量方法的准确性。本研究成果可为相关工程提供借鉴与参考。     

塑性混凝土弹性模量的计算方法

结合已有结论和具体试验结果,研究了塑性混凝土弹性模量的试验方法,对计算公式中割线点的选定进行探讨,认为塑性混凝土受压应力一应变曲线的应力上升段中,从0．3倍峰值应力到0．7倍峰值应力为斜率较为稳定阶段,并据此建议了塑性混凝土弹性模量计算公式中割线点的取值．     

基于Cosserat弹性理论的直接均匀化方法

运用细观力学中的直接均匀化方法研究了具有周期微结构的非均匀材料的均匀化问题,得到了基于Cosserat理论的直接均匀化方法,并对具有周期微结构的非均匀材料的平面问题进行了研究,研究结果验证了均匀化方法的正确性.