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混杂纤维混凝土抗弯性能的细观力学分析

作　者: 李琳
导　师: 张亚芳
学　校: 广州大学
专　业: 工程力学
关键词: 混杂纤维 混凝土 声发射 抗弯强度 弯曲韧性
分类号: TU528.572
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文搜集了大量关于各种混杂纤维混凝土(包括普通混杂纤维混凝土,层布式混杂纤维混凝土和不同几何尺寸的混杂纤维混凝土)的文献,概述了国内外混杂纤维混凝土的研究现状。本文应用大连理工大学唐春安教授具有自主版权的用于材料破坏全过程分析的软件系统RFPA2D进行混杂纤维混凝土受弯性能的研究。基于对材料细观结构的认识,假定混杂纤维混凝土是有纤维和混凝土组成的二相复合材料(混凝土界面是理想界面)。为了考虑各项组分的非均匀性,各组分的材料性质按照给定的Weibull分布来赋值,细观单元满足弹性损伤的本构关系,建立二维的混杂纤维混凝土模型。通过改变混杂纤维在混凝土中的掺量、布置方式、长度来分析混杂纤维混凝土在破坏过程中裂纹扩展的规律,裂纹的最终形态,荷载-位移曲线图的走势,声发射的分布规律,弯曲韧性和抗弯强度的变化,研究其增强机理。主要研究内容如下:(1)建立不同掺量的钢-聚丙烯纤维混凝土和碳-钢纤维混凝土的数值模型,通过钢-聚丙烯纤维混凝土和碳-钢纤维混凝土在三点弯曲下的数值模拟试验,探讨了不同纤维类型及不同掺量对混凝土弯曲强度及变形性能的影响,并将数值模拟结果与现有文献中的物理试验结果进行对比分析研究,进而得到一些有意义的结论。(2)建立层布式混杂纤维混凝土(即在上下20cm布置钢纤维,在中间部位布置聚丙烯纤维)的数值模型,得到层布式混杂纤维混凝土裂纹由萌生、扩展、贯通直至失稳的全过程模拟,得出在纤维用量相等的情况下,层布式纤维混凝土能更好的提高试件的强度和韧性。(3)建立不同几何尺寸的混杂纤维混凝土的数值模型,研究长短比例对试件的峰值强度、弯曲韧性、应变能等的影响。得出当长、短纤维的比例在2:1～1:1之间时,混杂性能最佳。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 混杂纤维混凝土的研究和应用  13-14
  1.2 混杂纤维混凝土的理论  14-18
    1.2.1 混杂效应的理论模型  14-16
    1.2.2 混杂纤维增强理论  16-18
  1.3 主要研究内容和创新点  18-19
第二章 混杂纤维混凝土损伤与破裂的数值模型  19-24
  2.1 材料非均匀性赋值  19-21
  2.2 细观单元的损伤本构关系  21-24
第三章 普通混杂纤维混凝土的数值模拟  24-41
  3.1 钢-聚丙烯纤维混凝土的数值模拟  24-32
    3.1.1 简介  24-25
    3.1.2 数值模型的建立  25-26
    3.1.3 数值模拟结果  26-31
    3.1.4 增强机理分析  31-32
  3.2 碳-钢纤维混凝土的数值模拟  32-40
    3.2.1 简介  32-33
    3.2.2 数值模型的建立  33
    3.2.3 数值模拟结果  33-38
    3.2.4 增强机理分析  38-40
  3.3 结论  40-41
第四章 层布式混杂纤维混凝土的数值模拟  41-53
  4.1 层布式钢-聚丙烯纤维混凝土的数值模拟  41-48
    4.1.1 简介  41
    4.1.2 数值模型的建立  41-42
    4.1.3 数值模拟结果  42-47
    4.1.4 增强机理分析  47-48
  4.2 层布式混杂纤维混凝土与普通纤维混凝土的比较  48-52
  4.3 结论  52-53
第五章 不同几何尺寸的混杂纤维混凝土的数值模拟  53-73
  5.1 不同几何尺寸的聚丙烯纤维混凝土的数值模拟  53-59
    5.1.1 简介  53
    5.1.2 数值模型的建立  53-54
    5.1.3 数值模拟结果  54-58
    5.1.4 增强机理分析  58-59
  5.2 不同几何尺寸的钢纤维混凝土的数值模拟  59-65
    5.2.1 简介  59
    5.2.2 数值模型的建立  59
    5.2.3 数值模拟结果  59-63
    5.2.4 增强机理分析  63-65
  5.3 不同几何尺寸的碳—聚丙烯纤维混凝土数值模拟  65-72
    5.3.1 简介  65
    5.3.2 数值模型的建立  65
    5.3.3 数值模拟结果  65-70
    5.3.4 增强机理分析  70-72
  5.4 结论  72-73
第六章 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品 > 增强混凝土 > 纤维增强混凝土
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