本文關鍵詞：鋼纖維增強水泥基復合材料斷裂破壞與抗沖擊性能的試驗研究

  更多相關文章： 鋼纖維增強水泥基復合材料 數字圖像相關(DIC) 抗折性能 彎曲韌性 斷裂韌度 抗沖擊性能

【摘要】：水泥基材料是世界上應用量最大、應用范圍最為廣泛的工程材料。其主要缺點是抗拉強度低,脆性大,抗裂性能差。為克服上述缺點,采用“纖維復合化”的技術途徑增強增韌水泥基材料,可以有效改善其性能。本文基于數字圖像相關技術(Digital Image Correlation—DIC),通過不同種類不同體積率下鋼纖維增強水泥基復合材料試件的抗折、彎曲斷裂和抗沖擊試驗,研究了鋼纖維種類和體積率對試件抗折強度、彎曲韌性、斷裂韌度及沖擊延性等力學參數的影響規(guī)律,同時結合DIC全場水平應變總結、探究了鋼纖維對水泥基材料增強增韌的機理。主要結論如下:(1)抗壓試驗和抗折試驗表明,鋼纖維對水泥基材料抗壓強度的改善效果有限,對抗折強度的改善效果較好,1.5%體積率下抗折強度可提高50%以上。壓痕型鋼纖維和端鉤型鋼纖維對水泥基體彎曲韌性的改善效果基本相同,最多可提高5.4倍。結合開裂荷載與試件的延性分析可知,壓痕型鋼纖維對試件開裂荷載和抗折強度的改善效果更優(yōu),端勾型鋼纖維對宏觀裂縫發(fā)展的阻滯效果更優(yōu)。彎曲斷裂試驗表明,個體鋼纖維對水泥基材料阻止裂縫失穩(wěn)擴展能力的提高效果較好,同時可緩和試件裂縫尖端應變的集中。(2)抗沖擊試驗表明,鋼纖維對水泥基材料的初裂沖擊次數、破壞沖擊次數提高幅度較大,對沖擊能和沖擊延性性能改善效果良好。在沖擊荷載作用下,端鉤型鋼纖維對基體的增強增韌效果明顯優(yōu)于壓痕型鋼纖維。(3)應用DIC技術,以抗折試驗中試件的表面應變云圖變化規(guī)律為依據,將鋼纖維增強水泥基復合材料的受彎破壞過程分為微裂紋彌散擴展階段、宏觀裂縫開裂階段、宏觀裂縫發(fā)展階段三個階段;以抗沖擊試驗中試件表面水平應變云圖的變化規(guī)律為依據,分析鋼纖維增強水泥基復合材料的沖擊破壞形態(tài),結果表明,隨著鋼纖維體積率的增加(0%~1.5%),試件的應力重分布過程延長,開裂點選擇位置增多,裂縫的發(fā)展變得緩慢曲折,裂縫的數量增多且寬度細化。
【關鍵詞】：鋼纖維增強水泥基復合材料 數字圖像相關(DIC) 抗折性能 彎曲韌性 斷裂韌度 抗沖擊性能
【學位授予單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究現狀9-14
• 1.2.1 纖維增強水泥基復合材料的研究現狀9-11
• 1.2.2 斷裂力學理論的發(fā)展11-12
• 1.2.3 數字圖像相關技術的基本原理及應用12-14
• 1.3 本文的主要研究內容14-15
• 第二章 試驗原材料及試驗方法15-31
• 2.1 試驗原材料及配合比設計15-17
• 2.1.1 試驗原材料15-16
• 2.1.2 配合比設計16-17
• 2.2 試件制作17-19
• 2.2.1 試件種類17-18
• 2.2.2 試件制作過程18-19
• 2.3 試驗方法及設備19-29
• 2.3.1 抗壓試驗20
• 2.3.2 抗折試驗20-22
• 2.3.3 彎曲斷裂試驗22-23
• 2.3.4 沖擊試驗23-29
• 2.4 本章小結29-31
• 第三章 鋼纖維增強水泥基復合材料抗壓、抗折力學性能研究31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 抗壓試驗31-33
• 3.2.1 抗壓破壞形態(tài)分析31-32
• 3.2.2 抗壓強度分析32-33
• 3.3 抗折試驗33-47
• 3.3.1 抗折強度分析33-35
• 3.3.2 抗折彎曲韌性分析35-38
• 3.3.3 基于DIC的抗折試驗破壞過程分析38-43
• 3.3.4 基于DIC的抗折試驗開裂荷載分析43-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第四章 基于DIC的鋼纖維增強水泥基復合材料彎曲斷裂試驗研究48-54
• 4.1 引言48
• 4.2 彎曲斷裂試驗結果分析48-50
• 4.2.1 彎曲強度分析48-49
• 4.2.2 DIC全場水平應變分析49-50
• 4.3 斷裂力學分析50-52
• 4.3.1 應力強度因子及斷裂韌度計算51-52
• 4.3.2 鋼纖維對水泥基材料斷裂韌度的影響52
• 4.4 本章小結52-54
• 第五章 基于DIC的鋼纖維增強水泥基復合材料抗彎沖擊性能研究54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 沖擊試驗結果及分析54-68
• 5.2.1 初裂沖擊次數及破壞沖擊次數分析56-58
• 5.2.2 沖擊能及沖擊延性分析58-60
• 5.2.3 沖擊破壞形態(tài)分析60-68
• 5.3 本章小結68-69
• 結論與展望69-71
• 結論69-70
• 展望70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75

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1 周榮;劉濤;張智梅;;鋼纖維類型和分布形式對混凝土抗壓性能的影響[J];結構工程師;2007年01期

2 慕儒;趙全明;田穩(wěn)苓;;單向分布鋼纖維增強水泥漿的制備與性能研究[J];河北工業(yè)大學學報;2012年02期

3 吳培熙;瞿雄偉;;半金屬摩阻制品中鋼纖維取向狀態(tài)對其摩擦性能影響的研究[J];河北工學院學報;1990年02期

4 代小明;;鋼纖維增強澆注料的應用[J];四川冶金;1990年03期

5 李加種;;增強混凝土鋼纖維加工技術及特性[J];新技術新工藝;1992年05期

6 顧澄中;施美玲;林永渭;吳敘勤;;半金屬摩阻材料中鋼纖維的應用[J];非金屬礦;1993年05期

7 王漳水,陳瑛;漫話鋼纖維[J];金屬世界;1999年05期

8 歐陽輝,伍穎,楊軍;鋼纖維對混凝土疲勞性能增強的研究[J];安全與環(huán)境工程;2004年01期

9 石飛;應文宗;彭毅;王龍飛;;超短超細鋼纖維對水泥砂漿性能的影響對比[J];混凝土與水泥制品;2011年06期

10 李政;宋曉明;;鋼纖維水泥砂漿力學行為研究[J];科技視界;2013年16期

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1 謝秉洪;韓水生;;我國鋼纖維生產發(fā)展的現狀與展望[A];全國第五屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議論文集[C];1994年

2 石妍;楊華全;李家正;林育強;王仲華;;鋼纖維噴混凝土的室內濕噴試驗研究[A];水工大壩混凝土材料和溫度控制研究與進展[C];2009年

3 丁沃圻;王國順;徐克文;袁家殟;黃曉;;異型鋼纖維新加工原理的研究[A];纖維水泥與纖維混凝土——全國第四屆學術會議論文集（二）[C];1992年

4 郭曉輝;朱健;閻立新;郭建民;;鋼纖維增強砼的動態(tài)裂紋擴展[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

5 郭曉輝;王顯耀;馬勇;紀國華;;鋼纖維增強砼拉伸損傷本構特性[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

6 蔣永生;;鋼纖維高強混凝土在結構中應用研究綜述[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

7 ;中文版權目錄[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

8 丁漢延;戴錦春;;異型鋼纖維產品質量分析與控制[A];全國第五屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議論文集[C];1994年

9 徐世生;;鋼纖維形式和尺寸對鋼纖維混凝土力學性能的影響[A];首屆全國青年巖石力學學術研討會論文集[C];1991年

10 高俊峰;邱洪興;蔣永生;;鋼纖維高強混凝土牛腿計算方法的探討[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

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1 特約記者 龍鳳;綱纖維為房屋“強筋壯骨”[N];中國房地產報;2003年

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1 李楠;鋼纖維高強混凝土構件抗爆性能與損傷評估[D];長安大學;2015年

2 張宏戰(zhàn);鋼纖維高強混凝土構件受剪性能試驗研究[D];大連理工大學;2006年

3 楊萌;鋼纖維高強混凝土增強、增韌機理及基于韌性的設計方法研究[D];大連理工大學;2006年

4 田穩(wěn)苓;鋼纖維膨脹混凝土增強機理及其應用研究[D];大連理工大學;1998年

5 謝曉鵬;鋼筋局部鋼纖維高強混凝土板沖切性能研究[D];鄭州大學;2007年

6 陳德興;鋼纖維高強混凝土含損傷率型本構關系研究[D];中國科學技術大學;2009年

7 巫緒濤;鋼纖維高強混凝土動態(tài)力學性質的研究[D];中國科學技術大學;2006年

8 劉永勝;鋼纖維混凝土力學性能和抗侵徹機理研究[D];中國科學技術大學;2006年

9 曾志興;鋼纖維輕骨料混凝土力學性能的試驗研究及損傷斷裂分析[D];天津大學;2003年

10 黃偉;礦井補償收縮鋼纖維混凝土性能試驗研究與工程應用[D];安徽理工大學;2011年

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1 廖忻;濕熱環(huán)境下SFPSC疲勞性能的實驗研究[D];華南理工大學;2015年

2 周長偉;纖維納米混凝土配合比及力學性能[D];鄭州大學;2015年

3 朱長書;鋼纖維增強ECC材料的粘結性能研究[D];安徽理工大學;2016年

4 蔣中華;鋼纖維水泥基復合材料異形柱軸壓性能的研究[D];安徽理工大學;2016年

5 龍雪;鋼纖維混凝土纖維拔出的數值模擬[D];東北大學;2014年

6 陳京鈺;骨料粒徑與纖維長度對鋼纖維混凝土斷裂性能影響的研究[D];鄭州大學;2016年

7 宣碩;層布式鋼纖維再生混凝土梁抗裂性能試驗研究[D];延邊大學;2016年

8 陳志剛;鋼纖維聚合物結構混凝土的關鍵力學性能研究[D];華南理工大學;2016年

9 崔曉昱;300～400MPa超高強混凝土結構與性能研究[D];南京理工大學;2016年

10 者亞雷;鋼纖維混凝土力學特性及其在巷道支護中的應用[D];昆明理工大學;2016年

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本文編號：579281