聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料单纤维拔出细观机理研究

目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理，为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器，建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型，对单PVA纤维拔出水泥基体的全过程进行数值模拟分析。结果 PVA-ECC单纤维拉拔力-拉拔位移曲线可细分为线弹性阶段、连续脱黏阶段、整体滑移阶段、机械咬合硬化阶段和纤维磨损断裂阶段；纤维与水泥基体之间的传力机制包括剪滞切应力和机械咬合力；随着拉拔力的增加，机械咬合力逐渐成为主要传力机制。结论 水泥基体与纤维之间的机械咬合作用以及纤维表面的磨损是导致纤维断裂的根本原因，通过对纤维表面进行适当处理，可以降低水泥基体在机械咬合硬化阶段对纤维表面的磨损，使纤维断裂模式转变为纤维拔出模式，以更好地控制水泥基体的微裂纹失稳扩展，从而进一步提高PVA-ECC的韧性。