發(fā)布時間：2021-04-21 21:08

　　基于多裂縫開裂和應(yīng)變硬化的兩大獨特優(yōu)勢,工程水泥基復(fù)合材料（ECC）受到各方面研究者的關(guān)注。相比于混凝土材料,粗骨料的去除以及纖維的加入使得ECC具有優(yōu)越的延性,該材料也更多的被應(yīng)用于受拉構(gòu)件及結(jié)構(gòu)。當ECC材料作為梁結(jié)構(gòu)時,由于拉伸作用下纖維與基體的黏結(jié)作用以及壓應(yīng)力作用下極弱的纖維作用,使得受壓區(qū)的纖維既不能充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用,同時也浪費了纖維,造成成本增加。因此,為了節(jié)約纖維用量,減少成本支出,我們提出了一種功能梯度ECC（FGECC）結(jié)構(gòu),并且將在本文討論其動態(tài)斷裂行為。近場動力學理論是一種非局部理論,與諸如有限元等傳統(tǒng)數(shù)值分析方法相比,其在解決非連續(xù)性問題有較大的優(yōu)勢,且對于存在諸如初始裂縫與空隙缺陷的問題,該理論也能給出精確的解答。ECC為纖維增強復(fù)合材料,本文針對該復(fù)合材料構(gòu)建了相應(yīng)的PD理論模型,介紹了兩種熟悉的建模方法:全離散和半離散,但基于計算效率和精度的考慮,最終以考慮纖維/基體相互作用的半離散模型為理論支持來研究復(fù)合材料動態(tài)斷裂下的裂縫擴展行為�？紤]到水泥基體的軟化特性,引入了PD“鍵”的損傷系數(shù),以精確模擬結(jié)果。另外,為了驗算PD復(fù)合結(jié)構(gòu)模型的合理性,依據(jù)實... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 前言
    1.2 課題背景與選題意義
        1.2.1 課題背景
        1.2.2 選題意義
    1.3 PD理論研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.4 梯度ECC的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
2 “鍵”基近場動力學概述
    2.1 近場動力學簡述
    2.2 “鍵基”近場動力學基本理論
    2.3 改進型微模量函數(shù)模型的引入
    2.4 近場動力學中的收斂形式
    2.5 本章小節(jié)
3 考慮纖維作用的ECC復(fù)合材料半離散模型
    3.1 水泥基體的本構(gòu)關(guān)系模型
    3.2 數(shù)值離散模型概述與纖維力理論公式
    3.3 纖維力的作用機制
    3.4 數(shù)值實現(xiàn)過程
        3.4.1 隨機纖維的位置調(diào)整
        3.4.2 纖維作用力的離散
        3.4.3 ECC材料半離散模型的近場動力學程序?qū)崿F(xiàn)
    3.5 功能梯度ECC材料的實驗制備及相應(yīng)的數(shù)值計算模型
    3.6 本章小節(jié)
4 ECC復(fù)合材料裂紋擴展的收斂性分析
    4.1 帶有橫向初始裂縫的水泥基體板的動態(tài)收斂性分析
        4.1.1 計算模型
        4.1.2 收斂結(jié)果分析
    4.2 四點彎曲作用下含有初始裂縫功能梯度材料梁的PD模擬
        4.2.1 計算模型
        4.2.2 結(jié)果對比
    4.3 本章小節(jié)
5 拉伸作用下二維FGECC板的動態(tài)斷裂模擬
    5.1 均質(zhì)ECC材料板的動態(tài)開裂
    5.2 含有圓形缺口二維FGECC懸臂板的動態(tài)斷裂模擬
        5.2.1 單缺口計算模型
        5.2.2 不同單缺口位置下的斷裂模擬與分析
        5.2.3 含有邊緣對稱缺口的模型在不同梯度差下的斷裂模擬與分析
    5.3 本章小節(jié)
6 四點彎曲作用下二維FGECC梁的斷裂模擬與分析
    6.1 二維FGECC梁的計算模型
    6.2 纖維含量均勻分布與梯度分布下的模擬對比
    6.3 含圓形空隙缺陷FGECC梁的動態(tài)斷裂的影響因素分析
        6.3.1 含有圓形空隙的計算模型
        6.3.2 空隙尺寸
        6.3.3 纖維含量
        6.3.4 載荷大小
    6.4 含有初始裂縫FGECC梁動態(tài)斷裂的影響因素分析
        6.4.1 含有初始裂縫的計算模型
        6.4.2 裂縫位置
    6.5 本章小節(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 研究存在的不足
    7.3 未來展望
參考文獻
在校期間發(fā)表學術(shù)論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]混凝土細觀破壞過程的近場動力學模擬[J]. 郭士強,夏曉舟,顧鑫,章青.  河南科學. 2019(07)
[2]考慮混凝土材料非均質(zhì)特性的近場動力學模型[J]. 李天一,章青,夏曉舟,顧鑫.  應(yīng)用數(shù)學和力學. 2018(08)
[3]基于改進型近場動力學方法的多裂紋擴展分析[J]. 秦洪遠,黃丹,劉一鳴,章青.  工程力學. 2017(12)
[4]基于近場動力學理論的準脆性材料的本構(gòu)力函數(shù)的構(gòu)建[J]. 石宏順,錢松榮,原群盛,徐婷,張國浩.  計算力學學報. 2017(04)
[5]混凝土復(fù)合型裂紋擴展的非局部近場動力學建模分析[J]. 秦洪遠,黃丹,章青.  計算力學學報. 2017(03)
[6]近場動力學微極模型在求解靜力學問題中的應(yīng)用[J]. 郁楊天,章青,顧鑫.  力學季刊. 2017(01)
[7]含單邊缺口混凝土梁沖擊破壞的近場動力學模擬[J]. 郁楊天,章青,顧鑫.  工程力學. 2016(12)
[8]準靜態(tài)變形破壞的近場動力學分析[J]. 黃丹,盧廣達,章青.  計算力學學報. 2016(05)
[9]基于近場動力學方法的混凝土板侵徹問題研究[J]. 顧鑫,章青,黃丹.  振動與沖擊. 2016(06)
[10]復(fù)合材料層合板沖擊損傷近場動力學模型與分析[J]. 王富偉,黃再興.  計算力學學報. 2014(06)



本文編號：3152493