本文關(guān)鍵詞：泡沫混凝土力學(xué)性能及其彈塑性損傷本構(gòu)研究　出處：《太原理工大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：作為輕質(zhì)混凝土的代表,泡沫混凝土材料以其性能優(yōu)異、造價低廉及環(huán)境友好等特點,從眾多的節(jié)能環(huán)保型材料中脫穎而出。近年來,泡沫混凝土材料在建筑節(jié)能、安全防護(hù)等眾多領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用,其相關(guān)力學(xué)特性也引起了學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。然而,目前針對泡沫混凝土材料的研究大多集中于耐火、導(dǎo)熱等功能性方面;而且,相關(guān)的力學(xué)性能研究也多局限于材料的抗壓強(qiáng)度。值得注意的是,不同于傳統(tǒng)的混凝土材料,泡沫混凝土內(nèi)部所包含的大量微孔結(jié)構(gòu)使其成為了一類典型的多孔材料。因此,本文從多孔材料的角度入手,系統(tǒng)研究了泡沫混凝土材料的準(zhǔn)靜態(tài)單/多軸力學(xué)行為;并通過理論推導(dǎo),建立了不同加載條件下的損傷本構(gòu)模型。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:⑴開展了泡沫混凝土材料在單軸準(zhǔn)靜態(tài)條件下的拉伸與壓縮實驗研究。結(jié)果表明:在拉伸狀態(tài)下,泡沫混凝土材料表現(xiàn)出明顯的由受拉損傷機(jī)制控制的脆性失效特征;而在壓縮狀態(tài)下,其損傷失效則主要由受剪損傷機(jī)制控制,具有明顯的延性/韌性特征。且材料的單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)�也具有明顯的“三階段”(彈塑性階段、平臺階段和密實化階段)特征。此外,隨著材料密度的增加,其拉伸/壓縮模量、屈服強(qiáng)度、平臺應(yīng)力、能量吸收能力均有顯著的提高。進(jìn)而說明密度是影響泡沫混凝土材料力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。⑵通過常規(guī)三軸壓縮實驗,研究了不同圍壓下泡沫混凝土材料的多軸屈服行為和失效形態(tài)。結(jié)果表明:泡沫混凝土材料的多孔隙特性導(dǎo)致其多軸屈服行為表現(xiàn)出強(qiáng)烈的靜水壓力相關(guān)性;同時也預(yù)留了足夠的體積變形空間,使得材料在三軸壓縮過程中不會出現(xiàn)體脹現(xiàn)象。同時,圍壓為試件提供了側(cè)向約束力,能夠起到抑制泡沫混凝土材料應(yīng)變軟化的作用。此外,通過單軸拉伸、單軸壓縮和靜水壓縮應(yīng)力路徑建立了涵蓋泡沫混凝土材料密度、拉/壓屈服強(qiáng)度不對稱性及靜水壓力相關(guān)性的唯象屈服準(zhǔn)則;并通過與實驗屈服面的比較,驗證了屈服準(zhǔn)則的有效性。⑶通過理論推導(dǎo),構(gòu)建了兩種適用于不同加載條件下的泡沫混凝土損傷本構(gòu)模型。首先,基于Weibull分布函數(shù)與多孔材料“三階段”變形特征,建立了一維受壓損傷唯象本構(gòu)模型。該模型能較為準(zhǔn)確的預(yù)測高應(yīng)變條件下泡沫混凝土材料的壓縮響應(yīng)及吸能特性。其次,在經(jīng)典彈塑性力學(xué)、連續(xù)損傷力學(xué)、不可逆熱力學(xué)等理論框架的基礎(chǔ)之上,根據(jù)實驗確定的屈服、損傷準(zhǔn)則及其相應(yīng)的演化規(guī)律,提出了一個適用于有限變形條件下的泡沫混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型。并通過實驗與對應(yīng)數(shù)值計算結(jié)果的對比,驗證了以上模型的有效性。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU528.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1332039