混凝土弹塑性单轴受压分形损伤本构关系研究

考虑混凝土单轴受压破坏机理,在混凝土静力损伤基础上引入弹簧-摩擦块模型,以模拟混凝土弹塑性阶段的细观结构变化。基于细观模型中弹簧、摩擦块对混凝土断裂面的影响,分析了混凝土受压损伤的破坏规律,建立了不同强度等级混凝土弹塑性单轴受压损伤本构模型,采用混凝土分形曲面模拟方法对所建模型进行了验证。结果表明：所建立的模型能够较好描述混凝土的塑性变形,对混凝土弹塑性的离散范围具有良好的预测能力。     

钢纤维轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

采用100%烧结膨胀页岩陶粒作为粗细骨料,以占胶凝材料总质量20%的粉煤灰等质量替代水泥作为胶凝材料,按绝对体积直接计算法设计并制备了钢纤维全轻混凝土。以水泥强度等级（42.5和52.5）、钢纤维体积率（0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%）为参数,进行了钢纤维全轻混凝土轴心抗压试验研究,分析了钢纤维全轻混凝土单轴受压破坏形态及其应力-应变曲线特征。结果表明：钢纤维全轻混凝土单轴受压应力-应变曲线的峰值应力及其对应应变随钢纤维体积率和水泥强度等级的提高呈现增大趋势;钢纤维体积率的增加使试件的破坏形态由脆性向塑性转变。结合相关文献研究成果,对轻骨料混凝土（砂轻混凝土、全轻混凝土）和钢纤维轻骨料混凝土（钢纤维砂轻混凝土、钢纤维全轻混凝土）单轴受压应力-应变曲线进行了综合分析,提出了两类混凝土单轴受压应力-应变曲线统一计算模型及其特征点计算公式。     

混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究

采用刚性辅助架法获得混凝土棱柱体试件的单轴受压应力-应变全曲线。通过对试验结果进行回归分析,得到不同强度等级、不同尺寸试件单轴受压性能之间的关系。对混凝土棱柱体试件单轴受压性能的尺寸效应进行系统研究,重点分析混凝土强度等级对混凝土棱柱体受压的峰值应力、应变、极限应变及弹性模量等尺寸效应的影响,并对这些力学性能参数的尺寸效应系数提出建议。     

泡沫混凝土单轴受压本构关系试验研究

基于对泡沫混凝土材料性能及其影响因素的研究,采用普通硅酸盐水泥制备泡沫混凝土棱柱体试件,进行单轴受压试验,分析试件的破坏形态及其力学性能;分别拟合密度800,1000,1200,1600(kg/m~3)的泡沫混凝土单轴受压应力-应变曲线,并将上述4条曲线拟合为泡沫混凝土单轴受压应力-应变全曲线,确定其本构方程,为有限元分析和计算提供依据。     

混凝土单轴加载动力性能试验研究

为了探究混凝土单轴加载动力性能,设置了三种不同强度等级的混凝土和四种加载应变率,用液压伺服试验机和材料直剪仪对混凝土开展单轴受压、单轴劈拉和剪切进行试验研究,得到了不同加载工况下混凝土的破坏形态和强度特征值,并分析了加载应变率对混凝土受压、劈拉和剪切力学性能的影响。结果表明,加载应变率对混凝土受压、劈拉和剪切加载方式均具有明显影响;随着加载应变率的提高,混凝土剪切破坏形态由静力加载应变率剪切破坏断面不平整和平行于剪切方向裂缝较为不规整,发展至动力加载应变率混凝土剪切破坏断面较为平整和平行于剪切方向破坏裂缝逐步平直;混凝土剪切强度随着加载应变率的提高逐步增大,受加载应变率影响剪切强度提高幅度低于劈拉加载方式,高于受压加载方式;同时,从定量和破坏机理角度分析了加载应变率对混凝土力学性能影响。     

长径比对SFRC抗压性能的细观数值模拟

根据Weibull统计分布理论推导了钢纤维混凝土(SFRC)的损伤本构模型,基于试验数据得到了SFRC模型参数。利用ANSYS软件在细观上建立钢纤维混凝土立方体试件有限元模型,并对其单轴压受力下的力学性能和破坏状态进行了数值模拟,研究钢纤维长径比对钢纤维混凝土抗压强度的影响。结果表明,SFRC细观模型能较好的模拟单轴受压下混凝土的静力学性能和损伤破坏。     

高强混凝土三轴强度规律与破坏准则

主要研究在三轴应力状态下高强混凝土的强度性能。进行了高强混凝土在三轴受压、三轴拉压和三轴受拉应力状态下共 1 0 1个试件的试验。为了对比 ,还开展了普通混凝土在相应应力状态下共 85个试件的试验。通过对不同强度等级混凝土三轴强度试验结果的分析和对比 ,总结了高强混凝土的三轴强度规律 ,建立了高强混凝土参数形式的破坏准则模型 ,并给出破坏准则模型中参数标定点的选取     

CFRP约束高强混凝土方柱本构关系研究

为研究碳纤维约束高强混凝土单轴受压性能和应力-应变关系,进行了碳纤维约束高强混凝土棱柱体单轴受压试验,考察了混凝土强度、碳纤维包裹层数等参数对其单轴受压性能的影响规律;将试验结果与国内外七个碳纤维约束混凝土方柱的应力-应变模型进行了比较,发现已有模型不能准确反映碳纤维约束高强混凝土的单轴受压性能。     

二轴和三轴受压混凝土的强度试验

采用10cm的立方体混凝土试件,进行了170个二轴受压和40个三轴受压强度的试验研究。试验用的三轴加载装置是自行研制的,由一个普通材料试验机和特制的二轴压力室组成,能进行任意应力比例的加载。试件表面的减摩垫层,使用二片2mm厚的聚四氟乙烯,中间涂有少许二硫化钼油膏。对二轴和三轴受压强度的试验结果进行了分析,提出了混凝土多轴受压强度的计算公式。文中还给出试件的典型破坏形态。     

高温作用后玻化微珠保温混凝土受压力学性能试验研究

为了研究玻化微珠保温混凝土高温(火灾)后的受压力学性能,设计了玻化微珠保温混凝土和普通混凝土标准受压试件的高温及抗压试验。根据试验结果,分析了玻化微珠保温混凝土和普通混凝土经受高温后的立方体抗压和轴心抗压破坏形态的异同,总结了2种受压强度在不同高温作用后的损失规律,并采用最小二乘法回归了玻化微珠保温混凝土高温后受压强度以及其"轴压比"随温度变化的解析表达式。结果表明:玻化微珠保温混凝土和普通混凝土受压破坏形态基本一致,但2种混凝土经受高温后的破坏均比常温下严重;受压强度随温度变化的拟合公式可为玻化微珠保温混凝土的结构设计提供理论参考。     

平行钢丝斜拉索疲劳性能评定I：钢丝疲劳寿命模型

平行钢丝斜拉索疲劳性能评定研究分为两部分,该文为第一部分：钢丝疲劳寿命模型。根据三参数幂函数应力-寿命模型与指定应力幅下疲劳寿命服从两参数Weibull分布,推导表征疲劳寿命的多参数Weibull模型,将疲劳寿命与应力幅统一在模型中。进一步根据疲劳截尾数据的条件概率分布建立疲劳模型参数EM估计算法,通过分析文献中钢绞线疲劳数据及研究开展的高强钢丝疲劳数据阐述多参数Weibull模型的适用性与优点。研究表明：该多参数Weibull模型能够较好地描述钢丝及钢绞线疲劳试验数据,指定应力幅时疲劳寿命简化为两参数Weibull分布,指定疲劳寿命时应力幅简化为三参数Weibull分布。文中提出的模型参数EM估计算法有效地解决了含有截尾数据的模型参数估计问题,采用全部疲劳试验数据进行模型参数估计,提高模型参数估计的准确性。     

基于三参数威布尔分布模型的铸钢及对接焊缝腐蚀疲劳寿命评估方法

在海洋腐蚀环境和往复荷载耦合作用下，结构会产生腐蚀疲劳问题。为了更准确地拟合铸钢母材及对接焊缝的腐蚀疲劳应力 寿命（S-N）曲线，采用基于三参数威布尔分布对曲线进行修正，得到不同失效概率下的S-N 曲线表达式。采用概率权重矩法(PWM)求出威布尔参数的两个通解，其拟合结果接近，相对误差不超过5%。与Stromeyer模型S-N曲线拟合结果进行对比，发现基于三参数威布尔模型S-N 曲线具备更好的弯曲形状且拟合精度更高。对于G20Mn5QT铸钢母材，其拟合结果与疲劳试验值的误差平均值为13.8%；对于对接焊缝，其拟合结果与疲劳试验值的误差平均值为11.8%。     

混凝土损伤演化的随机力学参数细观数值影响分析

在提出一种交叠骨料微步长迭代自动调整算法的基础上,采用任意凹凸型骨料配置算法建立混凝土细观数值试件。基于细观单元的弹性损伤本构关系,采用位移控制模式,着重针对两类常用的力学参数随机分布——Weibull及对数正态分布,进行了不同力学参数的常规混凝土拉压数值模型破坏试验,分析了主要力学参数的随机分布对混凝土试件宏观表征力学性质的影响。该研究可为混凝土细观数值模型中力学参数的合理确定提供依据。     

不同龄期混凝土多次冲击损伤特性试验研究

为了解不同龄期混凝土多次冲击损伤特性,利用大杆径分离式霍金森压杆(SHPB)试验装置对5种不同龄期下的支护混凝土分别进行多次冲击压缩试验,并采用Weibull分布的统计损伤模型分析其损伤特性,系统地了解多次冲击荷载对混凝土造成的损伤规律。结果表明,对每一龄期混凝土,在其临界入射能75%水平的冲击条件下,第一次冲击有助于提高混凝土的抗压强度,之后随着冲击次数增加,混凝土的抗压能力、变形能力都变弱。随着龄期的增长,混凝土损伤–应变曲线表现出2种不同变化形式,损伤度对入射能的敏感度降低,试样失稳时的累积损伤没有明显的变化,均在1.00左右;而峰值损伤则以对数函数关系降低,其中稳定龄期的峰值损伤表明,Weibull分布的统计损伤模型能反映材料的损伤特性。     

混凝土随机冻融损伤三维预测模型

为了有效评估混凝土在冻融循环作用下的损伤,在混凝土损伤力学理论的基础上,结合实验测试建立混凝土冻融损伤预测模型,开展了引气混凝土在冻融作用后抗拉强度测试试验研究.针对混凝土的耐久性失效实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程,对混凝土试块进行网格离散,应用概率方法分析混凝土冻融随机损伤的累积发展过程,建立混凝土损伤演化的三...     

脆性材料强度Weibull统计指标体系研究

本文研究了脆性材料强度Weibull统计指标体系问题。分别对Weibull模数,尺度参数的实际含义进行了研究,并进行了一定的试验验证。提出二参数Weibull分布强度模型用Weibull模数、尺度参数分别作为分散性指标和强度特性指标。本文研究的结果对脆性材料强度指标选择和生产厂家控制材料质量方面有重要的参考价值。     

准脆性材料的破坏概率与强度尺寸效应

基于最弱链模型和缺陷的Poisson分布假设,综合体积和材质因素,建立准脆性材料破坏概率和强度尺寸效应的统计模型和一般表达式。由此可知物体的破坏概率随体积单调增加,强度随体积单调减小,在通常有限的尺度范围内,当体积很大时,强度变化很小可视作常值;无缺陷材料则没有尺寸效应。通过分别采用Weibull分布和对数正态分布,得到材料破坏概率和强度尺寸效应的具体形式并进行对比分析,最后利用典型岩石强度试验结果验证其适用性。分析结果发现,这2种分布都能描述材料的尺寸效应,而且体积相同时Weibull分布给出的强度值较低。当试样体积与参考体积接近时,2种分布给出的强度结果差别很小,而对数正态分布在整个体积范围都能给出更接近工程实际的强度值。在准脆性材料强度尺寸效应的统计途径研究中,采用对数正态分布可作为Weibull尺寸效应理论的简单改进。     

腐蚀预应力钢绞线疲劳寿命概率模型

考虑腐蚀程度对钢绞线SN曲线斜率及指定应力幅下特征疲劳寿命的影响,将腐蚀程度作为协变量引入表征疲劳寿命的三参数Weibull模型,将疲劳寿命、应力幅及腐蚀程度统一在概率模型中,构建可以定量评价腐蚀影响的钢绞线疲劳寿命多参数Weibull模型。根据模型的物理含义给出参数取值的限制条件,推导模型参数的极大似然估计算法,进一步采用腐蚀钢绞线疲劳试验数据构建具有概率保证率的疲劳寿命随腐蚀程度与应力幅变化的空间曲面。研究表明：该多参数Weibull模型能够较好地评价腐蚀程度对钢绞线疲劳寿命的定量影响,钢绞线疲劳寿命随着腐蚀程度的增加而迅速减小,相对于应力幅而言腐蚀程度对钢绞线疲劳寿命的影响更显著。低应力幅条件下钢绞线疲劳寿命随腐蚀程度增大而降低更多,低应力幅时疲劳寿命对腐蚀更敏感。随着腐蚀程度的增加,指定疲劳寿命下的许用应力幅迅速降低。该多参数Weibull模型可为在役预应力混凝土结构疲劳性能评定提供理论依据。     

粒状材料的抗拉强度

The tensile strength of a single soil particle is usually measured indirectly by compressing the grain between flat platens until failure occurs,and is defined as the tensile stress at whole-particle fracture.The tensile strength appears to decrease monotonically with the diameter of particles,and is usually characterized by the Weibull statistics.For granular materials,it is impossible to measure constant tensile strength ,unless the flaw effect is taken into account in the tramework of fractal.The fractal dimension of flaw distribution equals to that of the fragmentation of granular materials.The Weibull statistics is modified using the fractal model of flaw distribution.Goodness-of-fit statistics shows that the modified model fits the experimental data much better than the conventional model.The modified model has only one parameter,the fractal dimension of fragmentation D,which can be determined using the mass-size distribution.     

高延性纤维混凝土拉压疲劳性能试验研究#br#

高延性纤维混凝土具有良好的变形能力和抗疲劳性能,可以将其应用在承受周期荷载的大型混凝土工程中。为研究高延性纤维混凝土的疲劳性能,共制作了54个试件,对其进行等幅重复荷载作用下的拉压疲劳试验。通过静力拉伸试验得到极限拉应力后,分别采用0.7、0.8、0.9的应力水平,10Hz、20Hz、30Hz的频率研究高延性纤维混凝土的疲劳强度、次数和寿命参数。根据疲劳累积损伤理论,分析高延性纤维混凝土的拉压疲劳强度、变形的变化规律。试验结果表明,重复荷载作用下高延性纤维混凝土疲劳破坏符合威布尔双参数分布,并给出了相应的p-S-N方程。该研究结果可以为混凝土结构抗震设计、路桥的振动影响等分析提供依据。