發(fā)布時(shí)間：2020-10-08 22:22

　　 界面是鋼纖維增強(qiáng)混凝土的重要組成部分。大部分情況下鋼纖維增強(qiáng)混凝土的破壞首先表現(xiàn)為界面粘結(jié)性能失效。在實(shí)際工程應(yīng)用中,常見混凝土結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下嚴(yán)重破壞,因而分析動(dòng)荷載作用下界面物理力學(xué)性質(zhì)變化對(duì)混凝土單絲拉拔性能的影響具有重要的研究?jī)r(jià)值。目前,對(duì)鋼纖維增強(qiáng)混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究較多,但具體到動(dòng)荷載作用下鋼纖維混凝土內(nèi)部各相材料對(duì)其整體動(dòng)態(tài)力學(xué)性能影響的研究則相對(duì)較少,而且由于界面尺寸非常微小,在動(dòng)荷載作用下分析界面的具體情況難度很大,在動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域關(guān)于鋼纖維與混凝土基體間的界面研究還不夠深入。本文從材料細(xì)觀非均勻性的角度出發(fā),考慮鋼纖維、混凝土基體及界面三相材料的力學(xué)性質(zhì),利用RFPA~(2D)(Realistic Failure Process Analysis)-Dynamic動(dòng)態(tài)分析軟件建立了動(dòng)荷載作用下鋼纖維增強(qiáng)混凝土單絲拉拔數(shù)值分析模型。通過改變模型中界面的物理力學(xué)性質(zhì),得到了動(dòng)荷載作用下鋼纖維增強(qiáng)混凝土試樣單絲拉拔過程中的軸向荷載-位移全過程曲線,分析了界面剪應(yīng)力分布,從聲發(fā)射角度研究了在動(dòng)荷載作用下試樣的損傷破壞形式和能量耗散特性,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)荷載作用下不同單絲拉拔試樣動(dòng)態(tài)損傷全過程。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)建立了動(dòng)荷載作用下不同埋置深度的鋼纖維增強(qiáng)混凝土單絲拉拔模型,研究了動(dòng)荷載作用下埋置深度的變化對(duì)鋼纖維增強(qiáng)混凝土單絲拉拔性能的影響。結(jié)果表明,在動(dòng)荷載作用下,不同埋深試樣的拉拔破壞形式出現(xiàn)較大差異,界面脫粘破壞程度顯著不同,埋深越大,試樣界面單元損傷破壞減少,試樣殘余承載力較高,試樣抵抗動(dòng)荷載的能力增強(qiáng)。(2)建立了動(dòng)荷載作用下不同界面彈性模量的鋼纖維增強(qiáng)混凝土單絲拉拔模型,研究了動(dòng)荷載作用下界面彈性模量的變化對(duì)單絲拉拔試樣力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,不同界面彈性模量的試樣在同一動(dòng)荷載加載周期內(nèi)基體損傷量有所差異。界面彈性模量增大,動(dòng)荷載作用下鋼纖維增強(qiáng)混凝土拉拔試樣的破壞模式由強(qiáng)度破壞(鋼纖維未拔出)轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑嫱耆撜称茐?鋼纖維拔出破壞)。(3)建立了動(dòng)荷載作用下不同界面均質(zhì)度的鋼纖維增強(qiáng)混凝土單絲拉拔模型,研究了動(dòng)荷載作用下界面均勻性變化對(duì)鋼纖維混凝土單絲拉拔性能的影響。結(jié)果表明,界面均質(zhì)度增大,即界面均勻性增加,試樣在更短的時(shí)間內(nèi)損傷破壞,材料脆性增加,且達(dá)到破壞時(shí)所需能量減少,試樣的能量耗散能力降低。
【學(xué)位單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文纖維在混凝土基中的粘結(jié)性能的重要因素，因此，分析動(dòng)荷載作用下界面性質(zhì)對(duì)鋼增強(qiáng)混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響具有重要的研究?jī)r(jià)值。.2 國內(nèi)外纖維與基體間界面的研究現(xiàn)狀界面在鋼纖維增強(qiáng)混凝土中是一個(gè)極為重要的微結(jié)構(gòu)，它的性質(zhì)對(duì)鋼纖維混凝土學(xué)性能有顯著的影響[19]，研究界面的相關(guān)力學(xué)性質(zhì)是很有必要的，利用掃描電鏡可測(cè)到鋼纖維增強(qiáng)混凝土中的界面[20]，如圖 1-1。

（a）準(zhǔn)靜態(tài)荷載拉拔試驗(yàn)裝置 （b）動(dòng)荷載拉拔試驗(yàn)裝置圖 1-2 拉拔試驗(yàn)裝置[43]Fig.1-2 pull-out test equipment[43]相較于動(dòng)荷載，更多學(xué)者在靜力學(xué)領(lǐng)域?qū)︿摾w維增強(qiáng)混凝土進(jìn)行了單絲拉拔試驗(yàn)得了一定的成果。籍曉凱[44]等學(xué)者通過單纖維拉拔試驗(yàn)研究了不同鋼纖維類型對(duì)界結(jié)強(qiáng)度的影響。趙麗軍[45]等學(xué)者通過單纖維拉伸試驗(yàn)得到了異形鋼纖維隨基體強(qiáng)度的最大拉拔荷載。程俊[46]等學(xué)者對(duì)鋼纖維增強(qiáng)混凝土進(jìn)行了靜態(tài)荷載下的單纖維拉驗(yàn)，研究了鋼纖維摻量對(duì)試樣粘結(jié)性能的影響。在動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，BanthiaN[43]等學(xué)者了鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料在沖擊荷載下的單纖維拉拔試驗(yàn)，得到了纖維與基體粘結(jié)滑移響應(yīng)；Xu M[47]等學(xué)者通過動(dòng)荷載作用下的單纖維拉拔試驗(yàn)研究了不同高鋼纖維類型和纖維埋入角度在超高性能混凝土中的單纖維拉拔性能。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)結(jié)果處理技術(shù)等的局限性，進(jìn)行動(dòng)荷載作用下的單絲拉拔試驗(yàn)難度更大，相關(guān)研少。.2.3 數(shù)值模擬試驗(yàn)

驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)周期和對(duì)界面這種極小尺寸的材料研究難度較大等因素很大程度上限制了單絲拉拔實(shí)驗(yàn)取得有效結(jié)果，通過現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以捕捉到界面上的具體信息。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為利用數(shù)值模擬試驗(yàn)方法研究鋼纖維與混凝土基間的界面力學(xué)性能提供了可能，是物理試驗(yàn)方法的重要補(bǔ)充。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，國內(nèi)外許多學(xué)者通過數(shù)值模擬方法對(duì)靜態(tài)荷載下的單纖維拉拔試驗(yàn)進(jìn)行了模擬并得到了大量有意義的成果。魏忠林[48]等人應(yīng)用ANSYS 大型通用有限元軟件對(duì)鋼纖維混凝土的粘結(jié)滑移進(jìn)行了數(shù)值模擬。Caimmi F[49通過 ABAQUS 有限元軟件研究了接觸滑動(dòng)對(duì)纖維側(cè)摩阻力的影響。涂小青[50]利用 RFPA有限元分析軟件分析了界面力學(xué)性質(zhì)在單絲拉拔過程中的影響。Breitenbücher[51]等學(xué)者對(duì)鋼纖維混凝土單絲拉拔試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬研究了纖維類型、纖維埋置角度及混凝土強(qiáng)度對(duì)拉拔性能的影響。王家赫[52]等學(xué)者通過鋼絲與混凝土的單絲拉拔試驗(yàn)的數(shù)值模擬研究了錨固長(zhǎng)度、傾斜角等因素對(duì)鋼絲拉拔行為和最大拉拔荷載的影響。楊奕[53]等學(xué)者通過位移控制加載進(jìn)行了鋼筋混凝土的單筋拉拔試驗(yàn)，同時(shí)利用 RFPA 有限元軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行模擬，研究了粘結(jié)長(zhǎng)度的變化對(duì)單筋拔出性能的影響。

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