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从细观结构出发,把混凝土看作由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,建立随机骨料模型,应用损伤塑性本构,对试件进行了冲击荷载作用下的数值模拟,通过施加不同的加载方式,研究材料的损伤破坏过程,最终以位移加载得出荷载-位移曲线的峰值强度作为细观混凝土试样的破坏强度.通过对混凝土进行冲击荷载作用下的实时CT扫描,得出试件的荷载位移曲线及各个应力阶段的CT图像,发现数值模拟所得混凝土强度及破坏过程与CT观测到的结果有较好的相似性.结果表明,利用该方法研究混凝土在冲击荷载作用下的损伤破坏过程是合适的,以荷载-位移曲线的峰值点作为混凝土破坏强度点是合理的. 相似文献
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混凝土结构在使用过程中,受到的荷载情况比较复杂,并且不同荷载作用下的应变速率也相差很大,而混凝土动态抗弯拉力学性能在应力历史方面的研究起着重要的作用。因此在对前人研究方法和结果总结的基础上,针对中低强度混凝土被广泛使用的现状,利用MTS加载装置和先进的数据采集仪,采用适当的试件制作方法和加载工艺,当应变速率分别为10-6/s、10-5/s、10-4/s时,对强度为C35的混凝土试件,进行了相应的动态抗弯拉试验,分析了应变速率和应力历史对混凝土动态抗弯拉力学性能和变形性能的影响。试验结果表明:随着应变速率的增大,经历荷载历史后,混凝土的动态抗弯拉强度逐渐增大,同时,混凝土的动态抗弯拉弹性模量也呈增长趋势,峰值应变较直接加载而言,数值变大;混凝土的泊松比受荷载历史和应变速率的影响不大。 相似文献
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饱和混凝土单轴拉伸动态统计损伤本构模型 总被引：2，自引：0，他引：2
饱和混凝土中孔隙自由水的存在对材料的力学性能有显著的影响,动态工况中主要表现为自由水的粘性效应,且该效应随细观损伤引起的微裂纹密度的改变而变化。本文结合太沙基“有效应力原理”,建立了饱和混凝土考虑动态应变率效应的单轴拉伸统计损伤模型,将材料宏观力学性能同细观损伤机理有机地结合起来,综合考虑了动态条件下惯性效应和自由水粘性效应的影响,认为材料自身的惯性效应引起材料破坏形态以及细观损伤演化过程的改变;水的粘性效应则调整了混凝土基体的受力状态。通过算例和试验结果比较,表明该模型可预测等应变率加载情况下饱和混凝土材料均匀损伤阶段的动态拉伸本构行为,形象地描述了饱和混凝土材料动态损伤演化机制。 相似文献
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为了研究复杂应力条件下的深基坑岩石细观破坏问题,本构方程采用由应变空间导出的弹塑性损伤细观力学模型,借助有限元计算方法,实现了岩石三维破裂过程的数值模拟。采用细观破坏单元网格消去法,实现了有限元模拟裂纹扩展过程;利用位移加载来实现岩石逐渐破裂过程;数值模拟灰岩单轴拉伸及压缩破坏试验、双轴拉伸破坏试验和三轴受压破坏试验,得到其非线性应力—应变曲线和不同载荷阶段弹塑性损伤破裂演化系列图像;分析细观非均匀性对岩石宏观破裂力学行为的影响。研究表明,在复杂应力条件下,随着围压增大,峰值抗压强度明显提高,塑性变形明显增大。本文研究对深基坑施工过程中预防工程事故的发生具有借鉴意义。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(3)
为研究钢筋混凝土柱式构件的动态力学性能,采用位移控制加载模式,对7组钢筋混凝土柱式构件进行不同加载速率下的往复加载试验。基于试验结果,详细分析了钢筋混凝土柱在不同加载速率下的动态力学性能。试验结果表明:试件的捏缩效应水平受加载速率的影响不大;加载速率对屈服荷载的影响程度要高于对极限荷载的影响程度;随着加载速率的提高,试件的初始刚度显著增加,但刚度退化进程加剧;随着加载速率的提高,骨架曲线下降段的斜率增大,且破坏台阶缩短;加载速率的提高导致试件内部微裂缝数量的减少及破坏区域的更加局部化;双向加载过程中的耦合作用也会增强加载速率对破坏过程的影响;加载速率对试件力学性能的影响水平也会受到试件轴压比、配筋率的影响,而剪跨比的影响不大。 相似文献
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在细观层次上,混凝土可以被看作由水泥基、分散粒子和界面过渡层组成的三相复合材料。首先,基于骨料分布和形态的随机特性,将瓦拉文公式推广应用于确定二维混凝土试件截面凸多边形骨料分布,提出圆形骨料模型中以圆骨料的面积为控制参数,以圆内接多边形为基架的凸多边形随机骨料算法。进而以C80高强高性能混凝土为例,对数值试样进行单轴受压的数值模拟,得到相应的应力-应变曲线和损伤演化图。数值模拟结果与物理试验结果对比表明本文提出的数值模型合理可行。 相似文献
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预静载对全级配混凝土梁动弯拉强度的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为了探讨预静载对全级配混凝土梁动弯拉强度的影响,本文从全级配混凝土的细观层次出发,将梁的纯弯段视为由水泥砂浆、粗骨料及两者间的黏结带所组成的复合材料。采用既考虑应变率强化效应又计及损伤弱化效应的动态本构模型反映细观单元的损伤退化。通过自编的以位移控制的有限元程序对全级配混凝土梁在不同预静载作用下的破坏机制进行了数值模拟,给出了相应的应力一应变曲线和动弯拉强度。计算结果显示：全级配混凝土梁的动弯拉强度随着预静载的增加而上升。 相似文献
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应变率对钢筋混凝土剪力墙动态性能的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
采用有限元软件ABAQUS中的显示动力分析模块ABAQUS/Explicit,分别对钢筋混凝土剪力墙准静态和高应变率动力荷载作用下的响应进行了数值模拟;通过比较高应变率与准静态加载下的分析结果,探讨了地震作用下应变率对钢筋混凝土剪力墙动态性能的影响。研究结果表明,受应变率效应的影响,混凝土和钢筋的动态力学行为发生了变化,动力荷载作用下的钢筋混凝土剪力墙的承载能力有一定程度的提高,故在对钢筋混凝土结构进行抗震分析时,应适当考虑应变率效应。 相似文献
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根据模型试验相似比尺和桩土间应力协调要求,用机制砂、河砂、水泥、石粉等配置了40组（每组6个）低强度、低弹性模量的圆柱形微混凝土相似材料试件。测试结果表明：微混凝土具有和原型混凝土大致相同的应力应变阶段和破坏模式,可以模拟原型结构的力学行为和变形、破坏特征。砂率和石粉取代率不同时,微混凝土试件的轴压强度和弹性模量在较大范围内变化;砂率较合适时,同一配合比微混凝土6个试件的强度和弹性模量一致性较好。微混凝土可以满足不同比尺模型试验对相似材料力学性质稳定、力学参数可以在较大范围内调整的要求。 相似文献
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根据观测水平的不同,混凝土的数值分析尺度通常分为宏观、细观和微观三个层次。由于混凝土各相组成材料孔隙结构的差异性,特别是荷载作用下裂缝和微裂缝的出现,进一步增加了混凝土材料的非均匀性,因此采用基于宏观均质假定的分析方法将无法模拟材料的内部结构。在细观层次上,混凝土看作由硬化水泥浆体、骨料及其界面黏结带组成的三相复合材料。基于混凝土的细观结构,本文提出了适用于物质扩散的细观格构网络模型。该模型运用Voronoi技术划分网格的随机性特点,在网络模型中随机产生裂缝的位置及方向,采用不同类型单元来描述混凝土各相组成材料的扩散性能。通过对开裂混凝土内氯离子扩散过程的数值分析表明,基于混凝土细观结构的数值分析方法是开展钢筋混凝土结构耐久性分析的有效手段。 相似文献
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设计了CFRP布-混凝土界面粘结性能的梁式试验方案,考虑高强混凝土和CFRP布加固量对粘结滑移关系的影响,设计制作5个试件,进行了静载作用下的试验。试验结果显示,试件均发生混凝土内聚破坏的剥离破坏,拉下约1-5mm混凝土层。绘出了CFRP布表面应变的分布曲线和粘结滑移曲线。曲线显示,荷载较小时,随着距加载端距离的增加,CFRP布表面应变明显降低;开始剥离后,最大应变即剥离向自由端发展;粘结滑移曲线分上升段、下降段。基于试验数据,给出了最大粘结剪应力τmax和界面破坏能Gf的表达式,在已有模型的基础上,提出了适用于高强混凝土的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型。 相似文献
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X射线CT研究混凝土的试验设备问题 总被引：1，自引：0，他引：1
X射线CT研究混凝土的目的是通过CT扫描获得的CT图像,分析混凝土在不同荷载作用下细观裂纹的演化过程,解释混凝土宏观强度和变形特性.试验设备存在的问题是加载设备和CT机的功能难以同时充分发挥.采用现有的医用CT机和专用加载设备,可以初步实现对一、二级配混凝土动力加载过程中混凝土内部细观裂纹的实时观测.进一步的要求是需要研制专门的CT机,提高扫描速度;研制与其配套的加载设备,实现对二级配混凝土试件的动力压缩破坏的混凝土CT试验. 相似文献
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通过钢筋混凝土构件的动态试验,研究不同加载速率下的钢筋混凝土梁柱力学特性。考虑屈服强度、极限强度和刚度的动力效应,引入损伤因子,并考虑混凝土损伤对卸载刚度的影响,建立了钢筋混凝土构件率相关的三折线恢复力模型。利用有限元分析软件模拟钢筋混凝土构件的动态试验,对比模拟结果与试验结果得出：考虑应变率效应和混凝土损伤对卸载刚度的影响,能够更好地反映构件的动力特性。对一平面框架结构模型进行不同加载速率下的动态分析,研究加载速率对结构动力反应的影响,结果表明,随着加载速率的增大,结构模型各构件的强度和刚度增大,结构模型整体抗侧移刚度增强,水平位移减小。 相似文献
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采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析平台,对钢纤维、聚丙烯纤维等混杂纤维混凝土(HFRHSC)试件在强动载作用下力学相响应进行了仿真分析,主要针对混杂纤维混凝土的霍普金森压杆冲击试验过程进行数值仿真。采用了HJC(Holmquist-Johnson-Cook)破坏模型,针对混凝土材料冲击损伤破坏的本构模型来计算动态冲击作用下混凝土材料的变形问题。表明了试件内部应力趋于均匀前,经历初始状态的应力震荡;相同的冲击速度下,HFRHSC试件各个时刻的破坏程度轻于没有参加任何纤维的的基本混凝土试件,基本验证了混杂纤维对混凝土力学性能的改良效用。 相似文献
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通过钢-混凝土组合结构形式及在雀替位置处设置黏滞阻尼器，可提升仿古建筑枋-柱节点的力学性能。为研究其力学性能，共设计3个试件，包括2个附设黏滞阻尼器的试件及1个未附设黏滞阻尼器的对比试件，进行快速往复加载试验，分析加载全过程中试件的破坏特性及破坏机制，对其力学特性关键指标进行对比分析，包括恢复力特征曲线、骨架曲线、延性及刚度变化等。试验结果显示：采用钢-混凝土组合结构形式的仿古建筑双枋-柱节点力学性能得到一定幅度的提高；结构破坏时形成梁铰机制，符合抗震设计要求；在阑额与柱连接处设置黏滞阻尼器能有效提升节点的变形性能及承载能力，并在一定程度上抑制试件的刚度退化速率。总体上，结构整体抗震性能有大幅提高。 相似文献