混凝土裂缝扩展阻力曲线

近年来徐世Lang和H．W．Reinhardt提出的基于粘聚力的裂缝扩展阻力曲线（KR阻力曲线），揭示了准脆性材料裂缝扩展过程中粘聚力与裂缝扩展阻力之间的关系，反映断理解过程区软化特性的混凝土软化本构关系与KR阻力曲线的解析密切相关。为了获得较为精神的KR阻力曲线，首先应确定合理的软化本构关系。结合混凝土三点弯曲切口梁试验，就软化本要关系、试件尺寸、材料强度对KR阻力曲线的影响进行了研究。     

基于试验非拟合混凝土本构方程

目的建立混凝土单轴拉伸和压缩应力-应变方程.方法基于混凝土单轴拉伸和压缩的试验数据,研究应力-应变变化规律,抛弃传统的拟合方法,直接由混凝土基本性能(初始弹性模量、峰值应力、峰值应变和应变软化性态)导出应力-应变方程.结果全程应力-应变方程由强化方程和软化方程给出,在峰值应力之前,强化方程为单调增且二阶导数为负的曲线,与试验结果曲线相符.在峰值应力之后,用不同的软化方程表示试验软化曲线.结论笔者提出的混凝土本构方程与很多实验数据相符,方程中的参数具有明显的力学意义,形式简单,便于理解,能很好的应用于混凝土本构关系的研究中.     

钢纤维混凝土的本构模型及力学性能分析

为充分研究钢纤维混凝土的力学性能,基于混凝土的弥散开裂模型,并考虑纤维与混凝土之间的黏结作用,建立了新的钢纤维混凝土本构模型.在模型中分两种情况考虑纤维作用,混凝土开裂前,纤维与混凝土完全黏结,服从复合材料理论;混凝土开裂后,将分别考虑混凝土和钢纤维的贡献.通过黏结滑移模型,计算钢纤维在混凝土中脱黏和拔出过程中,纤维对开裂后混凝土的增强作用.采用Fortran编程,利用有限元软件ABAQUS中提供的子程序Umat,将提出的本构模型引入ABAQUS,并用于有限元模型去模拟钢纤维混凝土的拉伸和四点弯曲试验.通过数值模拟结果和试验数据的对比,充分验证了所提出的钢纤维混凝土本构模型的准确性.并对钢纤维混凝土的受拉强度、残余强度、受弯强度以及韧性等力学性能进行详细的分析.     

环氧基形状记忆聚合物超弹-黏弹性本构及大应变率相关性

为探讨环氧基形状记忆聚合物(ESMP)在大应变状态下由材料超弹-黏弹性引起的应力软化-刚化效应及率相关特性,针对玻璃化转变温度(T_g)附近ESMP在发生大变形时表现出的应力软化和刚化效应进行力学本构方程及其试验研究.利用2阶多项式的超弹性本构方程替换广义Maxwell模型中的线弹性胡克定律以考虑大应变条件下材料的刚化效应,构造出超弹-黏弹性本构方程,并在真应变速率恒定的条件下推导出具有解析表达式、便于工程应用的材料参数测定公式;采用分段线性位移曲线逼近指数变化位移曲线,在温度高于T_g点的橡胶态及低于T_g点7℃的状态下,分组进行不同应变率的ESMP单轴拉伸试验;利用试验数据拟合得到推导本构方程的材料参数,并对其相应的拉伸试验进行数值模拟,试验结果与模拟结果较为吻合.结果表明:ESMP具备明显的率相关特性;随着应变速率的增大,ESMP的软化效应及刚化效应有所增强;应变速率大的切线模量总是大于应变速率小的切线模量.     

纤维网格增强混凝土复合材力学性能

纤维网格增强混凝土（TRC）是以纤维编织网格为加强材料，以聚合物砂浆为基体的新型复合材料，其力学性能受到不同纤维网格股数和层数的明显影响。为研究这种新型复合材料的力学性能和与其所加固混凝土间的黏结滑移性能，进行了不同股数和不同层数的纤维网格拉伸试验和TRC复合材拉伸试验，以及不同网格层数的TRC?混凝土界面黏结滑移试验，建立了随层数和股数变化的纤维网格拉伸本构模型、TRC复合材拉伸本构模型、TRC?混凝土界面黏结滑移本构模型，为后续研究和工程应用提供理论依据。     

混凝土软化本构关系与裂缝扩展GR阻力曲线的相关性

裂缝扩展阻力曲线可描述随裂缝发展材料韧度的变化,是断裂力学的基本判据方法之一.最近,结合混凝土断裂行为的基本现象特征,发展了一个新的用于分析混凝土裂缝扩展全过程的断裂过程判据,称为GR阻力曲线.在GR阻力曲线模型中,裂缝扩展阻力的变化取决于应力自由裂缝前缘断裂过程区的能量消耗,与该区域材料的基本力学性能即软化本构关系相关.鉴于此,该文通过进行的12根三点弯曲梁试验研究了软化曲线与裂缝扩展GR阻力曲线的对应关系.发现, GR阻力曲线的特征点对应于软化曲线的特征点.     

混杂纤维增强高性能混凝土弯曲韧性研究

选用钢纤维、塑钢纤维和杜拉纤维,在总体积掺率不超过1％条件下,进行了二元或三元混杂纤维增强高性能混凝土的抗压试验、劈拉试验以及带切口梁三点弯曲试验.绘制了荷载-挠度曲线以及荷载-裂缝开口位移曲线(CMOD),计算得到了混凝土开裂各阶段纤维所贡献的能量吸收值以及等效弯拉强度,对比分析了纤维混杂方式、掺量对混凝土基本力学性能以及峰值荷载后变形性能的影响.研究结果表明:三元混杂纤维混凝土具有较基体混凝土、单掺或二元混杂纤维增强混凝土更优的力学性能和变形性能,弯拉强度最大提高了28％,弯曲韧性试验荷载-位移曲线均呈现出明显的应变硬化现象,并表现出优越的裂缝控制能力;当纤维三元混杂且水灰比为0.31时,由0.7％弓形钢纤维、0.19％塑钢纤维与0.11％杜拉纤维混杂制得混凝土样本的强度以及弯曲韧性最优.     

基于纤维模型的外粘型钢加固混凝土柱静力弹塑性分析

基于纤维模型,引入约束混凝土本构关系,提出了对外粘型钢加固混凝土柱进行静力弹塑性分析的方法,并在OpenSees平台上编程实现.在此基础上,对约束混凝土本构参数进行了敏感性研究,探讨了混凝土材料本构模型对截面层次的弯矩曲率关系和构件层次的荷载位移关系的影响.经与2次不同的试验结果比较,计算的荷载位移曲线与试验结果符合良好,表明在外包钢加固柱进行弹塑性分析时,对约束混凝土采用Kent-Scott-Park本构模型可以获得良好的分析结果.本构模型中约束增强系数和应变参数对于分析结果,特别是弹塑性阶段结果的准确性起到非常重要的作用.     

钢/FRP复合板的力学性能

对由高强钢DP980和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴制成钢/纤维增强复合材料(FRP)复合板,在拉伸、弯曲和压缩条件下进行了力学性能试验研究。通过单向拉伸、单向压缩和三点弯曲试验,获得了包含不同FRP种类、纤维方向的钢/FRP复合板的承载–位移关系。与单一高强钢板DP980比较,钢/FRP复合板具有更高的刚度、承载能力以及抗屈曲失稳能力。粘贴300 g碳纤维单向布的钢/FRP复合板在拉伸、压缩及弯曲条件下最大载荷较单一高强钢板DP980分别提升了44.0%、104.9%和170.1%,初始刚度分别提升了20.5%、28.7%和126.8%。     

高温下GFRP筋力学性能的试验研究

为了研究高温下纤维增强复合材料(FRP)筋的力学性能,对直径为8mm的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋进行了高温下的拉伸试验,获得了10 ～ 500℃范围内随着温度升高GFRP筋的极限强度和弹性模量的衰减趋势;并结合材料TG/DSC热学试验结果提出了GFRP筋在高温下的拉伸本构模型.该三参数拉伸本构模型以纤维和树脂的...     

混合强化材料的损伤演化律及内时损伤本构方程

在Ｇｕｒｓｏｎ理论基础上，通过对空洞模型的分析，推导出各向同性／运动混合强化材料的损伤演化和弱化函数的表达式，并将其嵌入内时本构框架，得到了损伤弹塑性大变形内时本构方程。编制了相应的轴对称有限元分析程序，用其分析圆柱拉伸试件的颈缩，得到与实验较为吻合的结果。     

Mechanical problems of superplastic fill-forming bulge solved by one-dimensional tensile and two-dimensional free bulging constitutive equations

Because of the strong structural sensitivity of superplasticity, the deformation rule must be affected by stress-state. It is necessary to prove whether one-dimensional tensile constitutive equation can be directly generalized to deal with the two-dimensional mechanical problems or not. In this paper, theoretical results of fill-forming bulge have been derived from both one-dimensional tensile and two-dimensional bulging constitutive equation with variable m value. By comparing theoretical analysis and experimental results made on typical superplastic alloy Zn-wt22%Al, it is shown that one-dimensional tensile constitutive equation cannot be directly generalized to deal with two-dimensional mechanical questions. A method to correct deviation between theoretical and experimental results is also proposed.     

配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱形截面纯扭构件全过程分析

在配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱形截面纯扭构件试验研究的基础上,应用空间软化桁架理论,结合钢纤维高强混凝土本构关系及其软化系数方程,编制了软化桁架模型分析程序,并对试验构件进行了全过程分析.在考虑钢纤维高强混凝土抗拉强度作用时,能较好地模拟试验构件的荷载-变形全过程,不仅能较准确地得到极限扭矩,而且可以获得开裂扭矩,其结论也得到相关钢纤维高强混凝土纯扭构件试验结果的证实.     

聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料中低应变率动态拉伸力学性能

为研究(PC/ABS)的动态力学性能,利用静力材料试验机和高速液压伺服材料试验机,于常温环境中开展了PC与ABS混合比为5∶5的PC/ABS材料在准静态和中低应变率下的拉伸试验,得到了材料在应变率为0.002、0.017、0.12、1.2、12.8 s~(-1)和130 s~(-1)时的真实应力-应变曲线,结果显示该材料具有应变软、硬化效应,并表现出明显的应变率敏感特性。基于试验数据拟合Johnson-Cook本构模型参数,建立了PC/ABS材料的动态本构方程,拟合结果与试验结果较为符合,能较好地表征PC/ABS在塑性段的动态拉伸力学行为。     

岩石应变软化弹塑性有限元分析

本文从岩石的变形特性和界面约束理论出发,建立了应变软化规律及共有限元本构方程。这种方程的求解存在着解法难与收敛慢和漂移界面的两个问题。解决方法:(1)分析各种解法,采用初应力法,并进行改进称之改进的初应力法,以加速其收敛;(2)考查各种漂移界面的修正方法,选取其中较好的一种。编制了一个相应的EPSF程序,并对金川某巷道进行了软化有限元分析。     

粘弹性厚壁圆筒结构的非线性分析

讨论一种有弹性外壳的粘弹性圆筒结构受渐增内压P(t)作用时的应力和变形 .粘弹本构表达采用Swanson非线性本构关系 .导出了求解应力和变形的基本方程 ,其应力和变形受软化函数、非线性项和惯性力的影响 ,并为下一步的数值计算提供基础和依据 .     

一种非局部损伤模型——(Ⅱ)韧性材料细观损伤及实验分析

为了验证非局部操作模型，我们用工业纯铁做了宏、细观实验，通过细观损伤分析和计算，可以看出作者提出的本构方程与实验结果吻合较好，它不仅在强化阶段拟合得较好，而且还可以模拟出应变软化阶段，这就进一步说明了作者提出的模型的可行性，拓展了前人的工作。     

热塑性聚烯烃大变形行为建模及数值模拟

为了研究热塑性聚烯烃(TPO)大变形过程中力学行为,将基于高分子材料微观特征建立的本构模型加入有限元软件中,实现了TPO变形和微观特征演变的耦合.该模型考虑了TPO材料与应变速率有关的初始均匀变形、屈服、应变软化和应变硬化的变形过程.采用数值模拟的方法,研究了TPO在拉伸状态下的力学行为.结果表明,本构模型的预测结果与试验结果比较接近,模拟结果清晰地描述了三维变形过程中应力场的分布以及颈缩演变,为TPO材料零件的虚拟设计提供了依据.     

研究金属材料高温动态拉伸性能新方法

采用自行设计带有小型加温装置的改进的分离式Hopkinson拉杆装置测试了金属材料在高温条件下的动态拉伸性能,并用修正的Johnson-Cook模型作为材料的本构关系,提出了一种拟合金属材料在弹性及塑性阶段应变率及温度相关的损伤模型,并拟合出参数.结果表明:改进装置能够精确控制加温速率及温度,减小杆端软化的影响,测试结果相对误差小于1.5%;金属材料304不锈钢的屈服应力及断裂应变具有明显的正应变率效应的温度软化效应,但材料弹性模量具有负应变率效应和负温度效应;在293—625K之间计算结果和试验结果吻合较好,表明可用这种方法测试及估算材料高温动态力学性能,并用于工程分析.     

铸造镁合金弹塑性多尺度模型数值分析

为了实现应力与应变等力学量跨不同尺度的定量转换,并获得跨微/细/宏观的多尺度有效本构方程,利用MTS材料实验机对镁合金(AM60)和美国通用汽车公司提供的纯镁基体进行了力学性能测试,得出镁合金和基体材料的力学性能参数,采用混合物定律,得到相应的颗粒材料力学性能.根据镁合金(AM60)结构特点,建立具有复杂内部结构(任意夹杂形状)的镁合金体胞的有限元模型,夹杂和基体的材料性能分别选用颗粒材料和纯镁基体材料力学性能参数.通过对镁合金体胞的有限元数值分析,该方法克服了目前解析法建立多尺度模型的局限性.利用所发展的多尺度本构模型对镁合金AM60的单向拉伸过程进行了数值计算,结果与实验数据吻合较好.