界面物理力学性质对混凝土双丝拉拔性能的影响
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混凝土的力学性能研究混凝土是一种常用的建筑材料,具有优良的力学性能。
混凝土的力学性能对于建筑结构的承载能力和安全性至关重要。
本文将对混凝土的力学性能进行研究和探讨。
一、混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度是评价混凝土质量的重要指标之一。
抗压强度的实验通常采用压力试验机进行。
在试验中,将标准尺寸的混凝土试块放入压力试验机中,不断增加载荷直至试块破坏。
根据试块的破坏载荷和试块的截面积,计算出混凝土的抗压强度。
二、混凝土的抗拉强度混凝土在抗拉加载下的抗拉强度较低,因此常常需要通过钢筋加固来提高其抗拉能力。
混凝土的抗拉强度实验通常采用拉力试验机进行。
在试验中,拉力试验机通过两侧的夹具施加拉力,使混凝土试件破坏。
根据试件的破坏载荷和试件的截面积,计算出混凝土的抗拉强度。
三、混凝土的抗剪强度混凝土在抗剪加载下的抗剪强度也较低,通常需要通过添加剪力钢筋来提高其抗剪能力。
混凝土的抗剪强度实验通常采用剪力试验机进行。
在试验中,剪力试验机通过两侧的夹具施加剪力,使混凝土试件破坏。
根据试件的破坏载荷和试件的截面积,计算出混凝土的抗剪强度。
四、混凝土的抗冻性能混凝土在受到冻融循环环境的影响下,容易出现开裂和破坏。
因此,评估混凝土的抗冻性能非常重要。
一种常用的实验方法是冻融试验。
在试验中,混凝土试件经过多次冻融循环后,观察并评估其物理性能和力学性能的变化情况。
五、混凝土的抗渗性能混凝土通常需要具备一定的抗渗能力,以保证建筑结构的防水和耐久性。
抗渗性能的评估通常采用渗透试验。
在试验中,将一定压力下的水注入混凝土试件,观察并评估其渗透性能。
六、混凝土的变形性能混凝土在受到力加载后,会发生一定的变形。
评估混凝土的变形性能可以采用应变计进行。
在试验中,将应变计粘贴在混凝土试件表面,通过应变计记录试件受力时的应变变化情况,从而评估混凝土的变形性能。
结论综上所述,混凝土的力学性能是建筑结构设计和施工中必须考虑的重要因素。
通过对混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗冻性能、抗渗性能和变形性能等方面进行研究和评估,可以确保混凝土在使用过程中具有足够的承载能力、抗震能力和耐久性,以保证建筑结构的安全可靠性。
力学特性对混凝土路面性能的影响混凝土路面是交通领域中常见的道路材料,其性能对道路的使用寿命和用户的行车体验有着重要影响。
力学特性是评估混凝土路面性能的关键指标之一,它包括强度、刚度、韧性等方面。
本文将探讨力学特性对混凝土路面性能的影响,并分析相关的原因和解决方案。
一、强度对混凝土路面性能的影响混凝土路面的强度是指其承受压力和荷载的能力。
强度的高低直接影响着路面的耐久性和承载能力。
强度较低的混凝土路面容易出现龟裂和破损的情况,降低了路面的使用寿命。
因此,提高混凝土路面的强度是保障其性能的关键措施之一。
提高混凝土路面强度的方法包括使用高强度混凝土、增加混凝土配合比中的水灰比、采用更好的施工工艺等。
高强度混凝土能够承受更大的荷载和压力,减少了路面的龟裂风险。
适当降低水灰比可以增加混凝土的致密性,提高其抗压性能。
而采用先进的施工工艺,如合理的养护措施和密实度控制等,也能够提高混凝土路面的强度。
二、刚度对混凝土路面性能的影响混凝土路面的刚度是指其对荷载的响应和变形程度。
刚度的高低影响着路面的平稳性和用户的舒适度。
刚度较低的混凝土路面容易出现车辙和波浪状变形,给用户带来不良的行车体验。
因此,提高混凝土路面的刚度是改善其性能的重要手段之一。
提高混凝土路面刚度的方法包括增加路面厚度、使用高强度材料、改良基层等。
增加路面厚度可以提高其在荷载作用下的抵抗能力,减少对基层的变形影响。
使用高强度材料能够提高混凝土路面的刚度和强度,减少变形的发生。
此外,改良基层的方法,如增加基层的厚度和使用合理的改良材料等,也可以有效提高混凝土路面的刚度。
三、韧性对混凝土路面性能的影响混凝土路面的韧性是指其在荷载作用下的变形能力和抗裂性能。
韧性的高低直接关系到路面的抗龟裂和抗磨损能力。
韧性较差的混凝土路面容易出现裂缝和损坏现象,降低了其使用寿命。
因此,提高混凝土路面的韧性是保障其性能和使用寿命的关键之一。
提高混凝土路面韧性的方法包括使用改性剂、添加纤维材料、采用适当的配合比等。
混凝土的抗拉性能及其影响因素一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,其具有高强度、耐久性和施工方便等优点。
然而,混凝土在受到拉力作用时往往表现较差,容易发生裂缝和破坏,因此,混凝土的抗拉性能对于保证结构的安全和稳定至关重要。
本文将从混凝土的抗拉性能及其影响因素两个方面进行详细介绍。
二、混凝土的抗拉性能1. 混凝土的拉伸强度混凝土的拉伸强度指的是混凝土在拉伸状态下能够承受的最大应力值。
混凝土的拉伸强度通常比其压缩强度要低,这是因为混凝土的主要组成材料——水泥熟料和骨料在受拉状态下容易发生裂缝和破坏。
此外,混凝土的拉伸强度还受到很多因素的影响,如混凝土配合比、骨料种类、骨料粒径、水胶比等。
2. 混凝土的拉伸变形混凝土在受拉状态下发生的变形主要包括弹性变形和塑性变形。
弹性变形是指混凝土在受拉状态下仅发生瞬时变形,当受拉力消失时可以恢复到原来的形状。
塑性变形是指混凝土在受拉状态下发生的不可逆变形,当受拉力消失时不能完全恢复到原来的形状。
混凝土的拉伸变形还受到很多因素的影响,如混凝土的配合比、骨料种类、骨料粒径、水胶比等。
3. 混凝土的拉伸裂缝混凝土在受拉状态下容易发生裂缝,这是因为混凝土的主要组成材料——水泥熟料和骨料在受拉状态下容易发生裂缝和破坏。
混凝土的拉伸裂缝会降低混凝土的强度和耐久性,因此,需要采取相应的措施来减少混凝土的拉伸裂缝。
三、混凝土抗拉性能的影响因素1. 水胶比水胶比是指混凝土中水的重量与水泥的重量之比。
水胶比越小,混凝土的强度和耐久性越好,因为水胶比越小,混凝土中的水分就越少,混凝土的密实度就越高,从而提高了混凝土的强度和耐久性。
2. 骨料种类和骨料粒径骨料是指混凝土中的石料或矿渣,是混凝土的主要组成部分之一。
骨料种类和骨料粒径对混凝土的抗拉性能有很大的影响。
一般来说,骨料的强度越高,混凝土的抗拉性能就越好;骨料的粒径越大,混凝土的抗拉性能也越好。
3. 混凝土配合比混凝土配合比是指混凝土中各组分的比例及其用量。
引言:混凝土是一种重要的建筑材料,它具有优异的力学性能和耐久性,被广泛应用于各种工程中。
为了深入了解混凝土的物理力学参数,本文将从五个大点进行详细阐述。
这些大点包括混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗剪强度和抗冻性。
通过对每个大点的探讨,读者将对混凝土的物理力学参数有更深入的了解。
概述:混凝土的物理力学参数是描述其力学性能的重要指标。
混凝土的力学性能由其组成材料和配比方式决定。
在第一篇文章中,我们已经介绍了混凝土的抗压强度、抗拉强度以及弹性模量。
现在我们将继续介绍混凝土的抗剪强度和抗冻性。
正文内容:一、混凝土的抗剪强度1.混凝土抗剪强度的定义和测定方法2.影响混凝土抗剪强度的因素3.提高混凝土抗剪强度的方法4.混凝土抗剪强度与结构的关系5.混凝土抗剪强度的应用与研究进展二、混凝土的抗冻性1.混凝土的抗冻性的意义和评价方法2.混凝土的冻融损伤机制3.影响混凝土抗冻性的因素4.提高混凝土抗冻性的方法5.混凝土抗冻性在工程中的应用与研究进展三、总结通过对混凝土的物理力学参数的详细阐述,我们了解到混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗剪强度和抗冻性是描述混凝土力学性能的重要指标。
在实际工程中,我们需要针对不同的工程要求和环境条件来选择合适的混凝土和相应的改良方法,以确保工程结构的安全和耐久。
在提高混凝土的物理力学参数方面,我们可以通过调整配比、优化材料的选择和加入适当的添加剂等方法来提高混凝土的力学性能。
研究人员也在不断探索新的方法和材料,以改进混凝土的性能。
我们应该重视混凝土的物理力学参数,在实践中加强对混凝土材料和结构的科学研究,以推动建筑工程的发展和进步。
通过不断的研究和实践,我们有信心在混凝土领域取得更大的突破和创新。
工程力学中的界面问题研究在工程领域中,界面问题是一个十分重要的研究领域,涉及到诸如接头、黏附、撞击等问题。
界面问题的研究与工程力学有着密切的联系,并且在很多工程应用中都扮演着关键的角色。
本文将对工程力学中的界面问题进行探讨。
一、界面黏附问题在接头处,由于材料的性质不同,是不太可能“完美匹配”的,所以就需要进行界面的黏附处理。
黏附技术可以让不同材料之间产生牢固的粘结,从而提高接头的强度和可靠性。
黏附的实现必须经过物理化学过程,因此需要考虑附着面的基本属性,如表面浸润性、氧化程度、杂质含量等。
此外,黏附还需要关注材料之间形成的粘合界面的力学性能,如接触角、弹性模量、破断强度等,这些参数在确定最优粘合工艺方案时会起到重要的作用。
黏附技术的具体实现方式有很多,常用的方式包括化学方法、物理方法、机械方法等。
在实际应用中需要结合具体的工程环境和材料特性,进行选型和方案的设计。
二、界面摩擦问题当两个物体之间有相对运动时,摩擦力的大小和方向就会影响到它们之间的力学性能。
在工程领域中,摩擦问题时常存在,处理不当就会导致严重的安全事故和经济损失。
摩擦力的大小与接触区域、表面粗糙度、材料性质等有关。
为了减小摩擦力的大小,可以采用一些界面润滑剂,比如硅油、Teflon等,在保持材料间粘结牢度的前提下,减小材料之间的张力,从而将摩擦力降低到最小。
三、界面撞击问题在一些工程应用中,物体之间发生撞击是常见的。
撞击会使两个物体之间产生应力或者变形,如果两者的界面强度不够,则会导致松动、脱落等问题。
因此,在设计工程时需要考虑到材料的强度和界面性质,保证它们之间的连接能够承受外部冲击力。
同时,如果外部撞击力较大,则需要增加材料的适应性,通过改变它们的特性,从而增加强度和韧性。
这些问题只是工程力学中关于界面问题的一部分,还有很多其他的问题,如界面变形、磨损、疲劳等。
这些问题的解决需要多方面的知识和技术,比如材料科学、力学、化学等。
在未来的研究中,我们需要更加细致、全面地考虑到界面问题,在提高生产效率的同时,确保生产安全和产品质量。
界面现象对结构性能与力学行为的影响研究引言:在材料科学与工程领域,界面现象是一个重要的研究方向。
界面是不同材料之间的交界面,它们的性质和结构对材料的性能和力学行为有着重要影响。
本文将探讨界面现象对结构性能与力学行为的影响,并介绍一些相关研究成果。
1. 界面现象的定义与分类界面是不同材料之间的交界面,可以是实体的、液体的或气体的。
界面现象包括界面能、界面扩散、界面反应等。
根据界面的性质和结构,可以将界面分为原子级界面、晶界、相界面等。
2. 界面现象对结构性能的影响界面现象对结构的性能有着重要影响。
首先,界面能影响材料的界面稳定性。
当界面能较高时,材料的界面稳定性较好,能够抵抗外界环境的影响。
其次,界面能还可以影响材料的界面结合强度。
界面结合强度决定了材料的力学性能,如抗拉强度、硬度等。
此外,界面现象还可以影响材料的热传导性能。
3. 界面现象对力学行为的影响界面现象对材料的力学行为也有着重要影响。
首先,界面现象可以改变材料的应力分布。
当材料中存在界面时,应力会在界面处发生变化,从而影响材料的力学行为。
其次,界面现象还可以影响材料的断裂行为。
界面能的大小和界面结合强度会影响材料的断裂韧性和断裂模式。
此外,界面现象还可以影响材料的变形行为和疲劳寿命。
4. 界面现象的研究方法与应用研究界面现象的方法主要包括实验方法和模拟方法。
实验方法包括界面能的测量、界面结合强度的测试等。
模拟方法可以通过分子动力学模拟、有限元分析等手段来研究界面现象。
界面现象的研究对材料科学与工程具有重要意义,可以用于材料设计、界面改性等方面。
5. 界面现象研究的进展与挑战界面现象的研究已取得了一些重要进展,但仍存在一些挑战。
首先,界面现象的研究需要多学科的交叉合作,包括物理学、化学、材料科学等领域的专家。
其次,界面现象的研究需要更加精确的实验方法和模拟方法。
此外,界面现象的研究还需要更加深入地理解界面的微观结构与性质之间的关系。
结论:界面现象对结构性能与力学行为有着重要影响,研究界面现象对于提高材料的性能和应用具有重要意义。
界面弹性模量对三维双丝拉拔混凝土的力学性能影响界面弹性模量对三维双丝拉拔混凝土的力学性能影响张亚芳,高照(广州大学土木工程学院,广东广州 510006)摘要:三维条件下双丝拉拔力学性能研究是纤维增强混凝土研究的重要基础。
本文考虑双丝间的耦合作用和材料各相的细观非均匀性,建立了双丝拉拔混凝土三维模型,研究了界面弹性模量对双丝拉拔混凝土力学性能的影响以及界面的作用机理,获得了试件应力分布云图、声发射演化过程图、声发射-位移-荷载曲线,拟合了峰值荷载、相对韧度以及声发射能量与界面弹性模量的关系曲线。
研究结果表明:低弹性模量的界面有利于缓和应力集中;双丝拉拔试件的强度和韧性均随界面弹性模量的增加而降低。
关键词:界面弹性模量;双丝;应力分布;声发射;韧性纤维增强混凝土具有比强度(强度-重量比)高、抗开裂性能好等特点,目前广泛应用于水利工程、道路工程等领域。
纤维增强混凝土中的应力传递是通过增强纤维和混凝土基体之间的界面实现的,因此界面优化设计是纤维增强混凝土研究的重要课题。
纤维拔出测试是界面力学表征研究的重要方法[1],它能直接测定界面的粘结和摩擦系数等重要参数[2]。
目前所进行的大多数纤维拔出试验都是针对单丝(单纤维)进行的,而实际工程应用中的纤维增强混凝土内部纤维排布密集,受外力作用时纤维之间存在耦合效应,因此,开展双丝乃至多丝混凝土的拉拔实验研究是十分必要的。
本文考虑纤维增强混凝土材料内部的细观非均匀性以及双丝间的耦合效应,利用RFPA3D(Realistic Failure Process Analysis)软件建立三维状态下的双丝拉拔混凝土数值模型,探索界面的作用机理,研究界面弹性模量改变对双丝拉拔混凝土强度和韧性的影响。
1 数值模型建立1.1 模型尺寸及试件分组数值模型如图1所示,基体尺寸为40 mm×40 mm×40 mm,埋入2根长度为30 mm,直径为2 mm的钢丝,钢丝(双丝)埋深和中心距分别为20,8 mm,双丝与基体间的界面厚度为0.05 mm(界面厚度取值依据文献[3]),用Ansys对模型分区划分单元后导入RFPA3D软件中进行计算。
材料界面的力学行为与界面强度研究材料的界面在力学行为和界面强度方面扮演着重要的角色。
本文将就材料界面的力学行为以及界面强度的研究进行探讨。
在研究中,我们将首先解释材料界面的力学行为,然后探讨界面强度的影响因素,并对界面强度的测试方法进行讨论。
材料界面的力学行为是指材料之间的接触、变形和相互作用等现象。
在许多材料中,尤其是复合材料和纳米材料中,界面是由不同的材料组成,因而界面行为对整体性能有着显著影响。
材料界面的力学行为包括界面断裂、滑移、剥离和变形等。
了解材料界面的力学行为对于设计和优化材料性能具有重要意义。
界面强度是指材料界面能够承受的最大应力或承受能力。
界面强度的多样性取决于多种因素,例如材料的性质、界面的结构和化学成分等。
界面强度的研究可以通过实验和数值模拟等方法进行。
实验方法包括剥离试验、剪切试验和压缩试验等,用于测量材料界面的强度和断裂行为。
数值模拟方法可以通过建立材料界面的模型,计算界面的应力分布和应力集中情况,进而预测材料界面的强度。
界面强度受多种因素影响,其中一个重要因素是界面的结构和化学成分。
界面的结构包括界面的形貌和结晶度等。
形貌包括平滑界面、粗糙界面和可充填界面等。
化学成分涉及界面材料的成分、化学键和染料等。
这些因素的改变会直接影响界面的强度和断裂行为。
此外,界面的强度还受材料的性质影响。
例如材料的弹性模量、硬度和断裂韧性等。
不同材料的性质差异会导致界面强度的不同。
研究材料界面的力学行为和界面强度可以帮助我们了解材料的性能,并为材料的设计和应用提供指导。
综上所述,材料界面的力学行为与界面强度是材料科学和工程领域中的重要研究方向。
通过研究材料界面的力学行为和界面强度,我们可以深入了解材料的性质和性能,为材料的设计和制备提供有力支持。
在未来的研究中,我们可以进一步探索新的测试方法和数值模拟技术,以提高对材料界面的理解和应用。
混凝土骨料力学原理一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料,其主要成分为水泥、水和骨料。
其中,骨料是混凝土中最大的组成部分之一,它的强度和质量对混凝土的性能和使用寿命具有重要影响。
因此,混凝土骨料力学原理的研究对于混凝土结构的设计、施工和维护具有重要意义。
二、骨料的物理力学性质骨料是一种天然或人工制造的颗粒状材料,其物理力学性质是影响混凝土性能的重要因素。
1. 骨料的密度骨料的密度是指单位体积的骨料质量。
对于同一种骨料,其密度会受到颗粒形状、颗粒大小和表面状态等因素的影响。
密度的大小会影响混凝土的强度和重量,同时也影响混凝土的收缩和膨胀性能。
2. 骨料的孔隙率骨料的孔隙率是指骨料中空隙占总体积的比例。
孔隙率的大小会影响混凝土的密实程度和抗渗性能。
3. 骨料的吸水性骨料的吸水性是指骨料在一定时间内吸收水分的能力。
骨料的吸水性对混凝土的含水量和抗冻性能有重要影响。
三、骨料的力学性质骨料的力学性质是指骨料在受到外力作用下的变形和破坏行为。
骨料的力学性质对混凝土的强度、稳定性和耐久性具有重要影响。
1. 骨料的强度骨料的强度是指骨料在受到外力作用下能够承受的最大应力。
骨料的强度会受到其内部结构、化学成分和微观形态的影响。
对于同一种骨料,其强度会受到颗粒大小、形状和表面状态等因素的影响。
2. 骨料的弹性模量骨料的弹性模量是指骨料在受到外力作用下变形程度与受力大小之比。
骨料的弹性模量对混凝土的变形和稳定性有重要影响。
3. 骨料的断裂韧度骨料的断裂韧度是指骨料在受到外力作用下破坏前能够承受的最大能量。
骨料的断裂韧度对混凝土的抗冲击和抗震性能具有重要影响。
四、混凝土-骨料界面力学特性混凝土-骨料界面是指混凝土和骨料之间的接触面。
混凝土-骨料界面的力学特性对混凝土的强度和耐久性具有重要影响。
1. 粘结力粘结力是指混凝土和骨料之间的摩擦力和粘结力之和。
混凝土-骨料界面的粘结力对混凝土的强度和稳定性具有重要影响。
2. 剪切力剪切力是指混凝土和骨料之间的剪切应力。
混凝土的物理力学原理一、引言混凝土是一种广泛应用于各种工程结构中的材料,其物理力学特性对工程结构的安全性和耐久性至关重要。
本文将介绍混凝土的物理力学原理,并探讨其对混凝土结构的影响。
二、混凝土的组成和结构混凝土是由水泥、骨料(沙、石)、水和气泡组成的复合材料。
混凝土的基本结构由水泥胶体和骨料组成,其中水泥胶体是由水泥和水混合而成的胶状物,骨料则是指沙、石等颗粒状物质。
三、混凝土的物理力学性质1.弹性模量弹性模量是衡量材料抵抗形变能力的指标,对混凝土而言,其弹性模量较低,一般在20-40GPa之间。
这意味着在外力作用下,混凝土会发生较大的形变,但在去除外力后,其形状会恢复原状。
2.抗压强度抗压强度是指混凝土在外力作用下抵抗压缩破坏的能力。
混凝土的抗压强度通常在20-60MPa之间,但也会随着混凝土配合比和养护时间的不同而有所差异。
3.拉伸强度混凝土的拉伸强度较低,一般只有其抗压强度的1/10左右。
这意味着在混凝土结构中,拉应力往往是一个主要的破坏因素。
4.剪切强度混凝土的剪切强度一般在其抗压强度的1/2-1/3之间,但也会受到混凝土中骨料布局、配合比等因素的影响。
5.压缩应力分布在混凝土受到压缩力作用时,其内部会形成一个应力分布的状态。
在中心区域,应力呈线性分布,而在边缘区域则呈非线性分布,这是因为混凝土的强度并不均匀。
四、混凝土的破坏机理混凝土结构的破坏往往是由于其受到的应力超过了其承载能力造成的。
在混凝土受到应力时,其内部会出现裂纹,这些裂纹在外力继续作用下会不断扩大,最终导致破坏。
混凝土的破坏机理主要有以下几种:1. 压缩破坏当混凝土受到压缩力作用时,其内部会形成应力分布,其中中心区域的应力呈线性分布。
当外力增大时,混凝土内部会出现裂纹,随着裂纹不断扩大,最终导致破坏。
2. 拉伸破坏混凝土的拉伸强度较低,因此在混凝土结构中,拉应力往往是一个主要的破坏因素。
当混凝土受到拉力作用时,其内部会出现裂纹,同时裂纹会不断扩大,最终导致破坏。
界面均质度对混凝土单丝拉拔性能影响的数值模拟研究曾向荣;张亚芳;刘浩;刘丰;蔡北海【摘要】Numerical model of fiber-concrete matrix had been generated,and the influence of interface heterogeneity on single fiber pull-out test of concrete matrix had been studied.Furthermore,load-dis-placement curves,acoustic emission (AE)accumulation curves and interface shear stress distribution curves could be obtained and interpreted.The results of this numerical study indicate that change of the interface heterogeneity has great effects on peak load and degradation of the load-displacement curves.In addition,the AE accumulation increases with the interface heterogeneity.The interface shear stress dis-tribution curves show that the shear stress distribution curves tend to be smooth with the increase of the interface heterogeneity.%建立混凝土单丝拉拔数值模拟模型,研究了界面均质度变化对单丝拉拔构件力学性能的影响,获得了拉拔构件荷载-位移曲线、声发射累计曲线及界面剪应力分布曲线等。
间距和埋深对双丝拉拔过程影响的细观力学研究纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)是土木工程领域中应用广泛的复合材料,通过往混凝土中添加不同种类的纤维能有效提高混凝土的整体工作性能。
混凝土水化过程中,纤维与混凝土之间发生一系列化学物理反应,形成了力学性能与纤维及混凝土力学性能完全不同的新相,即界面相。
界面相的力学性能影响构件宏观力学性能。
表征界面力学性能的方法多种多样,其中以单丝拉拔法应用广泛。
单丝拉拔法能表征某一构件的界面力学性能。
而双丝拉拔试验是多丝拉拔试验的基础,研究双丝拉拔过程对研究多丝纤维增强混凝土破裂机理具有重要意义。
现有的拉拔理论研究及数值模拟研究大多建立在材料均匀性及轴对称模型的理想假设下,没有考虑水泥砂浆、骨料、纤维及界面的相互影响。
本文在考虑材料细观非均匀性的前提下,通过RFPA<sup>2D</sup>(Realistic Failure Process Analysis)系统建立了二维双丝拉拔数值模拟模型,模型中包含了水泥砂浆、钢丝、骨料及界面等各相材料。
并利用通用有限元软件ANSYS强大的建模功能建立三维双丝拉拔模型,再把模型导入到RFPA<sup>3D</sup>系统中进行高性能并行计算,研究了界面控制下间距及埋深变化对双丝拉拔构件力学性能影响。
同时也研究了界面均质度变化对单丝拉拔构件力学性能影响。
在物理实验研究上,开展了双丝(筋)拉拔物理实验,研究了双丝(筋)拔出过程荷载-位移关系。
本文主要研究内容有:(1)以间距为变量,建立了双丝拉拔的二维及三维数值模拟模型,分析了双丝间距对拉拔构件力学性能的影响。
研究表明,双丝间距变化对拉拔构件的峰值荷载影响较大,峰值荷载随双丝间距增大而增大。
拉拔韧性随双丝间距增大呈现先增后减的趋势。
双丝间距变化对拉拔过程构件损伤破坏及应力分布影响显著。
(2)以埋深为变量,建立了双丝拉拔的二维及三维数值模拟模型,研究了埋深变化对双丝拉拔构件力学性能的影响。
过渡区界面对混凝土劈裂性能影响的试验与数值模拟刘建南;张昌锁【摘要】过渡区界面(ITZ)是混凝土三相界面中的最弱界面,对混凝土的强度有重要的影响.在实际中过渡区界面的厚度极薄,很难以实验测得其强度.为了了解它的力学性能对混凝土承载能力的影响,通过对比混凝土劈裂试验与有限元软件ABAQUS中数值模拟的方法,研究了ITZ界面的力学性能对混凝土的劈裂破坏造成的影响.结果表明:混凝土的劈裂强度随着ITZ界面强度的降低而降低;当ITZ界面的强度低于砂浆界面的50%以下时,劈裂强度会出现明显的下降.随着ITZ界面厚度的增加,劈裂强度也随之降低.粗骨料的形状会对承载能力造成影响,形状越不规则的骨料模型其承载能力越强.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)018【总页数】6页(P269-274)【关键词】混凝土;ITZ;ABAQUS;细观力学【作者】刘建南;张昌锁【作者单位】太原理工大学矿业工程学院,太原030024;太原理工大学矿业工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TU528.01混凝土作为一种复合材料,一般认为其包含水泥砂浆、骨料和过渡区界面三相材料。
ITZ (interfacial transition zone)界面是混凝土三相中的最弱相,因此在混凝土的破坏过程中起着重要的影响作用[1]。
许多研究都已经表明,混凝土在破坏过程中,裂缝基本都是沿着ITZ界面逐渐展开的[2]。
在实际中,直接抗拉强度不容易测量,所以通过巴西劈裂试验去近似求得混凝土的抗拉强度。
许多劈裂试验的研究表明,砂浆强度[3]、粗骨料的尺寸[4]、过渡区界面的强度[5]等因素都会对混凝土的抗拉强度造成影响。
在混凝土单轴拉伸的数值模拟研究中,ITZ界面的厚度、界面中的缺陷分布对混凝土的抗拉强度也同样会造成影响[6]。
本文设计了一组混凝土劈裂试验,并在ABAQUS中建立随机骨料模型进行劈裂试验的数值模拟,对ITZ界面对劈裂强度可能造成的影响进行研究。
3D打印混凝土界面力学行为及其对材料弹性常数影响的数值
分析
陈朝晖;格茸汪堆;王鹏飞;张小月;张志刚;廖旻懋
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】应用复合材料细观力学分析理论,提出了基于界面模型的3D打印混凝土(3DPC)各向异性数值模拟方法,定量揭示了层、条界面力学行为及其对3DPC各向异性弹性常数的影响规律。
采用界面单元和连续体单元相结合,模拟界面滑移开裂行为与基体的力学性能,设计单轴压缩、劈拉、十字交叉拉伸和斜剪试验确定模型所需参数及相应取值范围。
结果表明:界面拉伸和剪切张力-位移曲线均呈双线性特征,条间界面强度总体高于层间;界面剪切行为在两个剪切主方向上无显著差异;条间和层间弹性模量对整体弹性模量具有线性影响,对整体泊松比具有指数函数影响,条间和层间界面剪切模量对整体剪切模量具有综合影响。
【总页数】10页(P1713-1722)
【作者】陈朝晖;格茸汪堆;王鹏飞;张小月;张志刚;廖旻懋
【作者单位】重庆大学土木工程学院;山地城镇建设与新技术教育部重点试验室(重庆大学)
【正文语种】中文
【中图分类】TU501
【相关文献】
1.界面弹塑性对原位SiCp/7075Al复合材料弹性模量影响的数值分析
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3.纳米碳管增强复合材料界面特性对力学性能影响的数值分析
4.界面层对纤维增强复合材料横向弹性常数的影响
5.界面梯度对原位SiC_p/7075Al复合材料力学性能影响的数值分析
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界面物理力学性质对混凝土双丝拉拔性能的影响界面是纤维混凝土传递应力的重要桥梁,很多混凝土材料的失效就是由于材料间界面的破坏引起的。
由于界面尺寸非常微小,加之纤维混凝土各相材料间均存在很强的耦合作用,因此考虑界面影响的纤维混凝土破坏机理分析的数值模拟研究并不多见,而在考虑包括界面在内的各相材料的非均匀分布前提下界面对纤维混凝土双丝拉拔性能影响的研究成果更不多见。
本文从细观角度出发,考虑材料各相的非均匀性,利用RFPA(RealisticFailureProcess Analysis)系列软件建立了双丝混凝土数值模型,实现了三维计算模拟分析。
通过对模型中界面的力学性质和物理尺寸的改变,完整模拟了不同双丝拉拔试件裂纹萌生、成核、扩展和贯通的全过程,获得了不同因素作用下双丝混凝土拉拔过程中的荷载-位移全曲线,分析了应力分布和声发射(Acoustic Emission,AE)演化规律,探究了试件的破裂及增强、增韧机理。
本文主要研究内容如下:(1)建立了不同界面强度下双丝拉拔混凝土二维及三维数值模型,分析了界面强度对双丝拉拔混凝土力学性能的影响。
研究结果表明:界面强度对试件峰值荷载和韧性影响显著,随着界面强度增大,试件峰值荷载和韧性随之增加,其中峰值荷载与界面强度存在典型的线性关系。
界面强度对试件的破坏模式和剪应力分布规律有影响。
(2)建立了二维、三维状态下不同界面弹性模量的双丝拉拔混凝土数值模型,研究了界面弹性模量对双丝拉拔混凝土力学性能的影响以及界面的作用机理。
研究结果表明:较低界面弹性模量试件强度和韧性均优于高界面弹性模量试件,较低的界面弹性模量有助于缓和应力集中现象,同时也有利于纤维与基体间的应力传导。
(3)建立了二维、三维状态下不同钢丝直径的双丝拉拔混凝土数值模型,研究
了直径对双丝拉拔混凝土力学性能的影响。
研究结果表明:二维状态下,钢丝直径会影响双丝试件的界面剪应力分布和试件的破坏模式。
三维状态下,钢丝直径对试件峰值荷载-体积比和韧性-体积比影响显著。
随着钢丝直径的增大,单位体积的钢丝提供的强度和韧性不断减少,此外,直径会影响钢丝的脱粘速度,直径越大,双丝脱粘的速度越快,试件失稳破坏的时间越早。
(4)建立了不同界面厚度的双丝拉拔混凝土三维数值模型,研究了界面厚度对双丝试件力学性能的影响。
研究结果表明:适当增加界面的厚度有利于提高双丝试件的拉拔强度和韧性。
界面的厚度越大,界面传递应力的能力越强,平均界面剪切强度也越大。
试件的界面厚度越大,界面损伤的时间越晚,双丝脱粘滑移的时间也越晚。