碱矿渣混凝土动态压缩性能试验及数值模拟研究

为研究碱矿渣混凝土(AASC)材料的动态压缩性能及损伤破坏机理,以应变率(39 s~(-1)、57 s~(-1)、75 s~(-1))为变量,开展了动态压缩性能试验;并对试验结果进行分析,获得三种应变率条件下该材料的应力-应变关系曲线。曲线分析显示其峰值应力和应变均随应变率的提高而增大,表明AASC属于应变率敏感材料。采用HJC本构模型开展动态压缩数值模拟,结果显示应力-应变关系曲线数值模拟结果与试验结果较为吻合,其累积损伤破坏过程是由中心向外围逐渐破坏。     

C45珊瑚混凝土的冲击压缩性能试验及数值模拟

为了研究珊瑚混凝土(CAC)的动态力学性能,采用试验研究和数值模拟相结合的方法对强度等级为C45的CAC冲击压缩性能及破坏特征进行了分析.首先,通过实验得到了CAC的压缩强度、应力-应变曲线和破坏特征;然后,采用HJC模型对其冲击实验进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,分析HJC模型及其参数的可靠性.结果表明:冲击压缩荷载作用下的CAC呈典型脆性破坏形态,其抗压强度具有明显的应变率效应;可以采用欧洲混凝土委员会推荐的计算模型来分析预测CAC的动态增强因子;动态屈服强度试验值与模拟值的误差(1.76%～7.71%)在允许范围内,说明HJC模型及其模型参数在C45 CAC的冲击力学性能分析方面具有较高的可靠性.     

CFRP加固素混凝土拱压缩性能数值模拟

为增强素混凝土拱的工程抗力,发挥碳纤维增强复合材料(CFRP)性能优势,基于ABAQUS对不同CFRP加固形式的混凝土拱进行了数值模拟.通过建立混凝土损伤塑性模型和引入CFRP与混凝土的粘聚力界面关系,得到了不同的加固形式下复合拱结构静力破坏模式,并与试验结果进行了对比分析,获得了混凝土拱在压缩载荷下的损伤扩展情况和界...     

碱矿渣混凝土基本力学性能试验研究

以水玻璃和Na OH作为激发剂,矿渣微粉作为胶凝材料,硫铝酸钙氧化钙膨胀剂作为掺合料,制备碱矿渣混凝土基本力学性能试验标准试件,开展其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯拉强度、弹性模量和泊松比基本力学性能试验研究.结果表明:碱矿渣混凝土表现出良好的早强性能,SEM微观分析显示骨料与浆体界面间未见明显过渡区,膨胀剂的掺入可以提高碱矿渣混凝土的早期(1 d、3 d)强度,降低后期(28 d)强度;同强度等级的碱矿渣混凝土的抗拉韧性要优于普通硅酸盐混凝土,弯拉强度、弹性模量和泊松比与普通硅酸盐混凝土相当;膨胀剂的掺入对弯拉强度有较大幅度的降低;已有弹性模量各建议计算式计算结果中与试验值最为接近的为中国规范.     

碱矿渣混凝土强度及流动性研究

矿渣主要是一种填充料或者代替部分硅酸盐水泥熟料加工成矿渣水泥,同时也是碱激发水泥的重要材料.通过改变粉煤灰、水玻璃、偏高岭土、硅灰以及石灰的掺量,评价其对碱矿渣混凝土和易性及立方体抗压强度的影响.试验结果表明:粉煤灰及水玻璃的掺入能够改善碱矿渣混凝土的和易性,其中粉煤灰改善效果更为显著,硅灰、石灰以及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土和易性;粉煤灰、石灰及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中偏高岭土对强度影响最为显著,水玻璃、硅灰的掺入能够增强碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中水玻璃对强度的改善效果较为显著.     

碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验

通过孔结构、抗渗性和硫酸盐腐蚀试验,研究碱矿渣陶粒混凝土的密实性以及受硫酸盐腐蚀混凝土的退化性能.研究结果表明,对于同种骨料,碱矿渣混凝土的密实性优于普通混凝土;对于同种水泥,陶粒混凝土的电通量较高,其密实性比砾石混凝土的差.混凝土在硫酸盐溶液中浸泡会使混凝土强度先提高再降低,但碱矿渣混凝土强度下降幅度比普通混凝土的小,且碱矿渣陶粒混凝土的下降幅度比碱矿渣砾石混凝土的小.碱矿渣陶粒混凝土具有较好的耐硫酸盐腐蚀能力.     

钢管碱激发矿渣混凝土柱偏压性能试验研究

为研究钢管碱激发矿渣混凝土新型材料组合结构柱的偏压力学性能,以膨胀剂掺量及偏心率为变量,制作了4根钢管碱激发矿渣混凝土中长柱,并对其进行偏压力学性能试验研究.研究结果表明:钢管碱激发矿渣混凝土中长柱的偏压破坏过程可分为线弹性阶段、非线弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和破坏阶段5个阶段;相同偏心率条件下,膨胀剂的掺入可延长钢管碱激发矿渣混凝土柱的弹性工作阶段,提高其偏压极限承载力;相同膨胀剂掺量条件下,随着偏心率增加,钢管碱激发矿渣混凝土柱的弹性工作阶段缩短,其极限承载力呈非线性降低趋势,应变和侧向挠度随偏心率增加;套箍效应系数v等于0.275可作为本次试验构件弹性工作阶段和弹塑性工作阶段的界限值.     

碱矿渣混凝土受压应力-应变关系试验研究

为研究碱矿渣混凝土的受压应力-应变关系,分别制作单轴受压混凝土棱柱体标准试件和钢管约束条件钢管混凝土试件,开展单轴受压条件和钢管约束条件下碱矿渣混凝土受压应力-应变关系试验.结果表明:单轴受压条件下,碱矿渣混凝土立方体强度和棱柱体强度关系仍可采用现行规范建议式表示,采用无量纲两段式应力-应变关系模型拟合的单轴受压应力-应变关系与试验曲线结果吻合良好;钢管约束条件下,碱矿渣混凝土极限强度和极限应变均较单轴条件下有了明显提高,表明钢管约束作用能够较好地提高核心混凝土的强度和韧性性能;采用已有钢管约束核心混凝土应力-应变关系模型拟合的应力-应变关系曲线与试验曲线吻合较好.结果表明:现有普通混凝土应力-应变关系模型对单轴受压条件和钢管约束条件下碱矿渣混凝土仍然适用.     

基于Hopkinson杆技术的混凝土动态压缩性能研究

采用分离式Hopkinson压杆对混凝土试件(D=74mm)进行了动态压缩试验,得到了不同应变率下的混凝土动态抗压强度,研究了它的率敏感性,并得到了相应的临界应变率。结果表明:随着试件中应变率的增大,混凝土的动态抗压强度相应有不同比例的增加;同时在试验的基础上,分析了应变率对混凝土抗压强度的影响。抗压强度在相应的应变率超过一定值后会有一个较大比例的增加,抗压强度的临界应变率大约是40s-1。     

混凝土材料动态间接拉伸试验的数值模拟

文章采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对冲击荷载作用下的半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)实验和巴西圆盘(Brazilian disc,BD)实验进行了数值模拟;试样分别采用线弹性和混凝土Holmquist-JohnsonCook(HJC)动态本构2种模型,对2种动态间接拉伸试验中沿用静态线弹性理论计算抗拉强度的误差进行了分析。模拟结果表明:当SCB实验弧形垫块角度α在15°~25°,试样直边加载支座间距L与试样直径D的比值L/D在0.6~0.8,圆棒垫条半径r在0.004~0.006m范围内,BD实验弧形垫块角度β在18°~24°范围内,2种实验方法用静态弹性理论计算动态抗拉强度的最大误差均不超过9.8%,且2种本构模型模拟结果的误差不超过2%;冲击载荷作用下,SCB实验中试样起裂点始终为直边中点,而BD实验中试样起裂点不固定;在相同的加载情况下,SCB实验中试样的最大拉应力与最大压应力的比值显著大于BD实验,因此SCB实验更适合混凝土等脆性材料动态间接抗拉强度的测量。     

超细矿渣高性能混凝土试验及水化研究

用超细矿渣粉等材料制备了Ｃ８０以上的高性能混凝土,并研究了超细矿渣水泥的水化。结果表明,超细矿渣粉不仅可提高新拌混凝土的工作性能,而且能大幅度提高水泥及混凝土的力学性能。研究还发现,超细矿渣的水化活性较高,在水泥水化早期就大量生成胶凝性水化产物,从而减少了水泥石中的Ｃａ（ＯＨ）２含量,改善水泥石及混凝土的微观结构。     

土壤动态冲击压缩性能实验研究

为获得不同侵彻体在土壤中的衰减规律,采用分离式Hopkinson压杆实验装置,分别对不同参数的土壤材料进行了冲击压缩性能实验,得到了相应的应力-应变曲线. 根据实验结果,从土壤材料的密度、质地及含水体积分数3个方面分析了其动态响应特性,得出了在动态冲击载荷作用下土壤材料各种参数对其动态力学性能的影响. 研究结果表明:随着密度的增大,土壤的动态冲击应力峰值一般会增大;黏土质地土壤的应力峰值一般较大,且应力的下降速度较慢;土壤中含水体积分数对砂土和壤土质地土壤的应力峰值影响不大,但对黏性质地土壤却有非常大的影响.      

钢筋混凝土柱动态加载试验及数值模拟

为研究不同加载路径和加载速率下钢筋混凝土柱式构件的力学性能,对4组钢筋混凝土柱进行了不同加载路径下的慢速和快速加载试验,并基于OpenSees软件对试验结果进行了数值模拟.结果表明:快速加载下试件承载能力高于慢速加载,但试件延性降低;相较于单向加载,双向加载下试件刚度、强度退化加剧,试件卸载、再加载刚度均有不同程度降低,变形能力下降;双向加载时,十字形加载路径对试件力学性能影响较弱,菱形加载路径下试件延性降低幅度最大,强度、刚度退化最为迅速,试件力学性能受加载速率影响也最为显著;钢筋应变率随其所处位置距试件底部距离的增加逐渐降低,应变率最大值发生在塑性铰区域内;本文基于OpenSees中的集中塑性铰梁单元,采用Scott等改进后的Kent-Park混凝土本构模型和Mohle-Kunnath钢筋本构模型,并考虑材料的应变率效应建立的计算模型可有效模拟钢筋混凝土柱在不同加载速率下的主要动态力学性能.     

金属橡胶支座压缩性能试验研究

为解决板式橡胶支座的耐久性问题,提出一种金属橡胶支座.介绍了金属橡胶支座的构造、工作原理及特点,给出了金属橡胶支座的关键技术参数,设计并加工了 3组7个金属橡胶支座试件.在500kN电子万能试验机上进行了压缩试验,获得了金属橡胶支座的加(卸)载力-位移关系.考察了密度与形状系数对压缩曲线的影响,采用函数表达式对压缩曲线...     

带粉刷层混凝土试块高温后抗压性能试验及数值模拟

以过火温度和粉刷层厚度等参数为主要研究对象,通过27个带混合砂浆粉刷层的混凝土立方体试块高温作用后的抗压性能试验,并与其热-结构耦合数值计算分析的结果进行对比.研究结果表明:高温作用后混凝土的损伤程度与过火温度、粉刷条件、恒温持时和静置时间等有关;过火温度越高,损伤越严重,抗压强度越低;粉刷层对遭受火灾作用的混凝土结构有较好的保护作用,能有效减少外部能量输入结构;四面受火混凝土试块的温度分布呈环形分布由表面向内部温度逐渐降低,且试块截面4个角部温度最高.     

晶须辅助增强复合材料动态压缩性能研究

为获得一种新型氧化锌纳米晶须辅助增强环氧树脂基复合材料的准静态和动态压缩力学性能,采用万能实验机和分离式Hopkinson压杆装置为加载手段,对该复合材料层合板厚度和平面内两方向的准静态和动态压缩性能进行实验研究;借助扫描电镜对该复合材料断口损伤形貌进行表征. 实验结果表明:在动态加载下,该复合材料具有明显的非线性本构关系和应变率强化效应. 材料在厚度方向的破坏以剪切破坏为主,在平面内方向的破坏以分层破坏为主,其厚度和平面内两方向的压缩破坏具有完全不同的破坏机制.     

自应力钢管混凝土界面黏结性能数值模拟研究

为了研究自应力钢管混凝土的界面黏结性能,根据力的平衡关系推导出了核心混凝土温度变化与径向自应力以及钢管环向自应力之间的关系表达式.在已有文献试验的基础上,以膨胀剂掺量为变量建立考虑钢管混凝土界面黏结性能的有限元分析模型,通过对核心混凝土升温的方式来模拟钢管混凝土界面黏结性能,将模拟分析结果与试验数据进行比较.结果表明:采用对核心混凝土升温的方式能够真实有效地模拟钢管混凝土界面黏结性能.在此基础上,通过升温改变自应力水平及调整径厚比的方法开展了影响界面黏结性能因素的数值模拟分析.结果表明:通过增大自应力以及减小径厚比的方式能有效提高钢管混凝土界面黏结性能,将模拟分析值与理论值对比,二者吻合良好.     

空冷贝氏体钢动态压缩性能研究

利用SHPB动态力学性能测试系统、金相显微镜和S-4800场发射扫描电镜,研究了空冷贝氏体971钢的动态压缩性能与热处理工艺、长径比和试验温度之间的关系.结果表明:971钢正火后500℃回火处理随长径比提高动态压缩屈服强度提高约8%,正火后650℃回火处理随长径比提高动态屈服强度提高约20%.971钢具有低温敏感性,在—40℃低温下的动态压缩屈服强度比室温下降低约20%;帽形试样绝热剪切带内组织比带外组织致密,伴有熔化现象并形成棱状和微孔网状形貌.     

混凝土SHPB束杆试验的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件对混凝土SHPB束杆试验进行了数值模拟研究.获得了砂浆混凝土的部分HJC本构模型参数,在此基础上模拟了试验过程中的应力波信号、试件的应力应变曲线和破坏形貌变化过程,模拟结果与实测结果有良好的吻合性.研究表明,获得的HJC模型参数是可信的,并分析了模拟冲击过程中试件内部应力、应变和破坏形貌的变化.