一、混凝土动态劈裂拉伸试验的数值模拟(英文)(论文文献综述)
李娜[1](2021)在《FRP管混凝土组合结构动态力学性能研究》文中提出当前,由于FRP混凝土试样相较于普通混凝土具有强度高、延性大等优点,其工程应用背景十分广泛,为了更好地利用该材料来改善建筑物的使用效果,国内外研究学者对FRP管混凝土的静态力学及动态压缩性能进行了诸多试验,得到了 FRP管约束力可以明显改善混凝土性能的结论,但对于FPR管约束混凝土动态劈裂拉伸性能的研究屈指可数。本文利用SHPB装置对FRP管混凝土试样进行动态劈裂拉伸试验,研究应变率(33.0 s-1、37.1 s-1、42.8 s-1、48.6 s-1)、壁厚(2 mm、3 mm、4mm、5 mm)、核心混凝土强度(C30、C40)对其动态力学性能及能量耗散的影响。总结得出的结果与结论如下:(1)峰值应力、峰值应变均随着应变率的增大而提高,具有明显的应变率效应。随着壁厚的增加,峰值应力的随应变率上升速度明显减慢,其动态峰值应力对应变率的敏感程度随着壁厚的增加而减弱。(2)在相同动态加载下,壁厚一定,核心混凝土强度越高,FRP管混凝土试样峰值应力就越大,抵抗破坏的能力也越强。核心混凝土强度对试样达到峰值应力的时间影响较小。应变率相同时,核心混凝土强度为C40的峰值应力高于核心混凝土强度为C30的峰值应力。(3)在应变率33.0 s-1~48.6 s-1下,FRP管混凝土试样还能保持较好的完整性。破坏形态符合劈裂准则,试样沿径向劈裂。FRP管混凝土试样的破坏程度随着应变率的增大而愈发严重。当其破坏程度比较高时,可以明显看出FRP管混凝土试样入射端的破坏程度大于透射端的破坏程度。(4)FRP管混凝土试样的入射能、反射能均与应变率呈线性正相关,吸收能也随应变率增大。与其他能量相比,透射能极小。FRP管混凝土试样随着壁厚的增加,反射能随应变率增加速率下降。在核心混凝土强度为C30、入射能一定时,反射能一直大于吸收能,且增长速率大于吸收能的增长速率。(5)FRP管混凝土试样破碎耗能密度与入射能具有良好的线性关系。在入射能较低时,壁厚小的FRP管混凝土试样破碎耗能密度较小。与核心混凝土强度为C40的试样相比,核心混凝土强度为C30的破碎耗能密度明显偏低。图[38]表[11]参[103]
苏宏明[2](2021)在《冻结砂岩动态劈裂力学性能及数值模拟研究》文中指出我国西部矿区井筒穿越白垩系富水基岩,此类地层成岩相对较晚,表现出强度低、胶结弱、孔隙多、遇水泥化等特性,因而多采用冻结法施工以阻断地下水并提高围岩稳定性。在爆破掘进过程中,冲击荷载作用下经常造成冻结壁损伤和开裂,引发工程事故并延误工期,这都归因于对此类地层力学性能的认知不足,岩石抗拉强度远低于抗压强度,冲击荷载作用下多以拉伸破坏为主,因此本文利用SHPB试验系统对此地层岩石进行不同冻结温度下的动态巴西圆盘劈裂试验,从力学性能、本构关系和数值模拟三个方面展开研究与分析,主要的研究工作及结论如下:(1)对白垩系地层典型岩层进行现场取样和加工,利用分离式霍普金森压杆设备和低温冻结试验箱,对冻结砂岩试样进行了不同冻结温度、不同应变率下的动态劈裂试验,对冻结砂岩的应力-应变曲线特征、峰值强度、拉伸模量等力学参数的应变率效应及温度效应进行了分析和讨论,得出冻结砂岩动态峰值强度、峰值应变存在明显的应变率效应及温度效应,而拉伸模量表现出应变率无关性和温度相关性。(2)根据冻结砂岩试样动态劈裂试验结果,系统研究了冲击荷载下冻结砂岩能量耗散机制、破坏形态等与温度、应变率的关系,结合静力学参数得到了动态应力增长因子与应变率的关系,利用高速摄影技术对试样破坏过程中的裂纹扩展机制进行了分析,并确定了试验温度下冻结砂岩动态劈裂临界破坏阈值。(3)引入冰颗粒增强理论及界面损伤脱粘理论,对冲击荷载下冻结砂岩的本构关系进行了表征,结合统计损伤理论,对黏弹性本构模型及过应力本构模型进行改进,得到了冻结砂岩损伤型动态本构模型,并对本构参数进行了确定和影响性分析。经验证,所得本构曲线与试验曲线吻合度良好,本构模型适用于对冻结砂岩动态劈裂力学行为进行表征。(4)根据动态劈裂试验结果,利用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行数值模拟分析,确定了试验温度下砂岩试样的HJC本构模型参数,研究了加载应变率、冻结温度对试件动态裂纹扩展过程和破坏模式的影响,并分析了不同工况下试样在冲击荷载下的应力分布及传播过程。本文以室内试验为基础,结合理论分析和数值模拟对冻结砂岩动态劈裂力学行为、本构模型及数值应用展开了系统研究,补充和完善了对此类岩石动态力学特性的认识,为西部矿区立井冻结法施工中爆破参数设计及支护优化等工程问题提供了基础参数和依据。
王欢[3](2021)在《沥青混合料细观模型构建方法及力学性能研究》文中进行了进一步梳理传统的宏观试验法无法从微细观角度准确描述沥青混合料的内部细观结构特征和力学性能变化。随着数字图像处理技术和数值模拟方法的发展应用,国内外已经形成了较为完整的混合料数字图像处理流程和细观结构评价方法。本文基于CCD数字图像技术和3D激光扫描技术获取集料形态特性,结合有限元方法和数值模拟方法进行虚拟劈裂试验,从细观角度探究沥青混合料细观特性对宏观力学性能的影响,主要研究内容及研究成果如下:首先利用CCD高清相机完成了沥青混合料二维模型中集料图像的提取,采用3D激光扫描仪分别获取了不同产地的集料点云数据,分别构建了1050个二维集料颗粒和528个三维集料颗粒的数据库,并完成了集料提取和集料形态指标评价算法的开发和程序的编写,分析了其统计分布规律,建立了集料二维和三维特性评价指标间的联系。然后根据3D集料几何形态的分布特性,开发编写了形态可控的3D不规则虚拟集料的生成算法,构建了三维虚拟集料库,结合数值模拟方法,从集料库中随机选取集料,采用包围盒和空间三角形对法进行集料干涉检测,构建了沥青混合料三维数值模型,在此基础上,进一步开发编写了沥青混合料3D试件截面切割的算法,便于沥青混合料3D内部细观结构的研究。最后将上述二维切片图像导入有限元软件,构建了包含集料、沥青砂浆(空隙视作砂浆中一部分)的沥青混合料细观模型,并采用广义Maxwell双线性模型和内聚力模型开展了有限元虚拟间接拉伸试验,通过比较室内试验和模拟试验中的荷载峰值,验证了有限元方法的准确性和合理性。在此基础上,进一步分析了不同加载角度、级配类型、集料形状和棱角特性等因素对沥青混合料抗裂性能的影响,研究表明:同一温度下,在加载角度为135°时,混合料的抗裂效果较好;在特定温度条件下,RT和ST随棱角度呈现出较好的规律,而在FI处于3.0附近,能取得最大ST和最小RT;各力学指标与级配类型间有良好关系,随着集料最大公称粒径的增大,ST和RT分别呈增加或降低趋势。
黄勇,史才军,欧阳雪,张超慧,史金华,吴泽媚[4](2021)在《混凝土劈裂拉伸测试方法及性能研究进展》文中指出混凝土作为最常见的土木工程材料,其抗拉性能对工程结构的受力性能和抗裂能力具有重要影响。相较于单轴拉伸试验和弯曲拉伸试验,劈裂拉伸试验作为一种抗拉强度间接测试方法,因其测试方法简单、便于使用,且测试结果与单轴拉伸强度更为接近,而广泛用于混凝土抗拉强度测试中,受到国内外学者的极大关注。由于混凝土材料种类较多,本文主要针对普通混凝土(Ordinary Portland concrete, OPC)、纤维增强混凝土(Fiber reinforced concrete, FRC)、高强混凝土(High strength concrete, HSC)、活性粉末混凝土(Reactive powder concrete, RPC)和超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)等混凝土材料进行研究。针对混凝土劈裂拉伸性能的研究方法,本文从实验方法和数值模拟两个角度综述了其研究进展。此外,探讨了加载带宽度、试件尺寸、加载速率、缺口模式等因素对混凝土劈裂拉伸性能测试方法的影响,发现劈裂拉伸试验具有明显的尺寸效应并且加载带宽度和加载速率对劈裂拉伸强度有所影响;分别论述了不同缺口模式的实验原理和方法并对比了各缺口模式的适用情况。最后,进一步探讨了劈裂拉伸性能与抗拉、抗压力学性能的相互关系,并提出一定的适用范围,为今后混凝土的劈裂拉伸性能的研究应用提供科学指导。
杨晓林[5](2020)在《西北地区冻融循环混凝土梁力学性能及冲击响应研究》文中进行了进一步梳理西北地区以混凝土为主要材料的桥梁结构在雨(雪)侵蚀和干湿交替作用下长期处于频繁的冻融过程中,多次冻融对混凝土桥梁结构的安全性、耐久性、服役质量和使用寿命有很大的影响。桥梁结构除承受汽车荷载作用外,重载车辆和桥面不平顺致使桥梁受到冲击荷载发生破坏。西北地区地质构造复杂,自然灾害频繁,落石、滑坡、泥石流等灾害均会对桥梁结构造成较大冲击。因此,开展冻融循环境作用下混凝土梁力学性能及冲击响应的研究具有十分重要的理论意义和工程实际应用价值。本文采用理论分析、室内试验与数值模拟相结合的研究方法,对冻融循环作用后混凝土材料的力学性能退化规律、混凝土构件损伤塑性本构模型以及混凝土梁结构的冲击响应进行系统研究,主要研究内容如下:(1)研究冻融循环作用后混凝土材料的准静态力学性能。分别对未冻融、冻融循环25次、50次和75次的混凝土试块进行准静态单轴压缩试验,探讨混凝土材料轴向压缩强度、劈裂拉伸强度等力学性能与冻融循环次数之间的关系。通过构造Loland形式的冻融损伤变量,建立混凝土试块单轴压缩下轴向应力与冻融损伤变量、应变之间的函数关系。(2)研究冻融循环作用后混凝土材料的动态压缩强度与破坏模式。与准静态加载相比,混凝土材料在高应变率下存在明显的应变率效应。利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar)对不同冻融循环次数处理的混凝土圆柱试件进行动态冲击试验,分析试件的动态压缩破坏模式,得到冻融循环条件下混凝土动态压缩强度增长因子的变化规律。(3)冻融混凝土构件的损伤塑性模型研究。基于试验结果对混凝土损伤塑性模型(Concrete Damage Plasticity Model)进行修正,利用ABAQUS有限元软件验证了改进后的混凝土损伤塑性模型的有效性。基于本文模型对混凝土构件准静态压缩的破坏过程和应力应变曲线进行分析。建立了混凝土构件在霍普金森压杆加载条件下的三维有限元模型,分析了冻融混凝土构件动态强度增长因子。(4)混凝土梁三点弯曲静态与动态加载试验研究。对未冻融、冻融循环25次、50次的混凝土梁进行静态三点弯曲试验,结合载荷-位移曲线分析冻融损伤对其静态承载力的影响。利用落锤冲击试验机对试件进行不同冲击高度的冲击试验后,分析试件中的裂纹扩展规律。通过对比不同冲击高度下锤头冲击力,跨中挠度和试件加速度,分析了冻融损伤对梁动态弯曲耗能的影响。(5)冻融环境混凝土梁冲击响应数值模拟研究。利用ABAQUS有限元分析软件开展了落锤冲击下混凝土梁的数值分析。钢筋采用桁架单元及双斜线本构模型,混凝土采用三维实体单元和损伤塑性本构模型。通过与试验结果对比验证了数值模拟的有效性,并基于该模型分析了冻融损伤和配筋率对梁冲击力、跨中挠度和钢筋应变的影响。
任明洋[6](2020)在《深部隧洞施工开挖围岩—支护体系协同承载作用机理研究》文中研究表明随着全球经济的快速发展以及人类生存空间的逐渐拓展,许多在建的和规划中的地下工程不断向深部进军。目前国内外矿产资源开采的地下巷道、交通建设的地下隧道以及水利水电工程和油气能源储备工程的地下洞室等都已达到了千米以上的深度。随着埋深的增加,深部岩体的地质力学环境较浅部发生了很大变化,岩体的非线性力学特性更加显着,围岩稳定性问题更加突出。由于对深部围岩和支护结构协同承载作用机理缺乏足够的认识,基于经验设计的工程类比法常常导致支护结构在某些情况下过于保守,造成了资源的大量浪费,而在某些情况下又过于危险,易引起支护结构失效甚至围岩塌方等工程事故,给地下工程的施工和安全带来了极大危害。因此,开展深部隧洞围岩-支护体系协同承载作用机理研究无论对于隧洞支护结构设计优化,还是围岩稳定性分析都具有重要的理论和工程意义。本文以我国重点研发计划项目滇中引水工程-香炉山隧洞为工程背景,采用室内力学试验、理论分析、数值模拟和模型试验等技术手段,研究了高地应力条件下深部围岩的力学特性和非线性强度准则,提出了考虑材料非线性和接触非线性的深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用力学模型,建立了基于弹塑性接触迭代的围岩-支护体系协同承载作用数值计算方法,开展了香炉山隧洞施工开挖的真三维地质力学模型试验,揭示了深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用机理。论文获得的主要成果如下:(1)开展了香炉山隧洞千米级埋深灰岩和粉砂质泥岩的室内物理力学试验,获得了不同应力条件下深部软岩和硬岩的非线性力学特性、破坏模式和力学参数变化规律,基于Hoek-Brown准则提出了考虑围岩峰后软化特性的深部围岩非线性强度模型,并基于ABAQUS平台开发了相应的UMAT程序。(2)开展了不同粗糙度条件下的岩石-混凝土界面力学试验,基于分形几何理论提出了围岩-衬砌界面的非线性接触模型,结合深部围岩非线性强度模型建立了考虑材料非线性和接触非线性的深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用力学模型。针对围岩-支护协同作用问题不存在封闭解析解的困难,提出了“渐增支护荷载法”的半解析半数值迭代计算方法,并编制了相应的MATLAB求解程序。(3)建立了基于弹塑性接触迭代的深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载作用数值计算方法,基于ABAQUS平台开发了相应的计算程序。通过对香炉山隧洞施工过程开展数值计算,获得了围岩-衬砌界面粗糙度、隧洞埋深和支护时机等多种因素对围岩-支护体系协同承载作用的影响规律和敏感性排序。(4)开展了香炉山隧洞施工开挖真三维地质力学模型试验,真实再现了施工现场的复杂地质条件与动态施工过程,获得了隧洞施工过程中围岩应力和变形、围岩-衬砌接触压力以及锚杆受力的变化规律,揭示了深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同承载的作用机理,验证了围岩-支护体系协同承载作用力学模型和相应数值计算方法的可靠性,为深部隧洞施工和支护结构的设计优化提供了科学指导。
刘鹏飞[7](2020)在《复杂静—动耦合荷载条件下混凝土动态力学特性研究》文中研究表明关于混凝土材料静态/动态力学性能方面,国内外学者在过去数十年间,做了大量的基础研究和探索性工作。由于混凝土材料自身的复杂性、实验标本的差异性和测试技术的局限性,如何科学地认识混凝土在多轴静-动耦合荷载条件下的动态行为和力学机理,仍然是摆在广大研究工作者面前的巨大难题之一。鉴于此,在前人研究工作的基础上,本文基于统一规格的立方体混凝土试件和能够实现真三轴静-动耦合加载的新型三轴霍普金森压杆试验系统(SHPB),从不同静-动耦合荷载条件出发,通过文献调研、实验测试、机理分析和理论推理等研究手段,对混凝土材料在复杂(单轴、双轴和真三轴)静-动耦合荷载条件下的动态行为和力学特征进行了较为系统的分析和研究。本论文所取得的主要研究成果大致可归纳为以下几个方面:(1)通过混凝土类材料的巴西圆盘动态拉伸试验研究,揭示了混凝土和水泥砂浆在不同应变率条件(10-5 s-1~20 s-1)下的动态拉伸行为和力学特征:混凝土和水泥砂浆材料均具有显着的应变速率效应,其动态抗拉强度均随应变速率的增加(10-5 s-1~18 s-1)而增大(4.9 MPa~20.5 MPa);混凝土类材料的动态抗拉强度和应变率之间的非线性函数关系式显示混凝土对应变率条件的变化比水泥砂浆更为敏感。根据巴西圆盘试样破坏的特征,可将其归纳为:中心起裂、中心起裂伴随斜剪裂纹和斜剪挤压破裂三种典型破坏模式。斜剪挤压破坏模式往往发生于较高应变率条件下,其特征是破裂起始于试样与和弹性杆的接触界面,而不是试样的中心部位;在巴西圆盘SHPB动态加载试验中,当动态应变率超过极限值(20 s-1)时,其巴西圆盘试样很难保证动态加载过程中应力平衡的基本假设;可通过数字图像相关(DIC)技术和多组应变片联合测试的方法对裂纹的起裂特征进行捕捉和确认。(2)在混凝土单轴静-动耦合荷载试验的基础上,针对在不同应变率条件下的动态峰值应力、动态峰值应变、破坏机理以及初始单轴静-动耦合荷载条件对其动态行为的影响进行了研究。结果表明,混凝土对应变率和初始静-动耦合荷载条件极为敏感,随着应变率的增加(60 s-1~180 s-1),无初始静荷试样的动态峰值应力显着增大(73.6 MPa~97.5 MPa),峰值应变呈现出减小的趋势(4.46×10-3~2.07×10-3);相同初始静荷载条件下(20 MPa/30 MPa),其动态峰值应力随着应变率的增加而增大;相同应变率时(90 s-1/140 s-1/180 s-1),动态峰值强度随着初始静荷载的增大而减小,名义峰值应力呈现出增大的趋势;随着应变率的增加(90 s-1~180 s-1),名义峰值应力增大的现象呈现出减小的趋势。(3)基于混凝土在被动围压和无围压应变率为50 s-1~250 s-1条件下的动态压缩试验,重点研究了动态轴向峰值应力/应变、考虑围压的应变率效应以及试样典型破坏等方面的变化规律。结果表明:单轴动态加载条件下试样的动态峰值应力(41 MPa~65 MPa)和动态峰值应变随应变率随着应变率的增加(50 s-1~250 s-1)而显着增大,动态应力卸载阶段其应力-应变曲线呈现出明显的应变软化阶段;围压动态加载条件下,动态轴向峰值应力(193 MPa~319 MPa)、应变(7.48×10-3~2.57×10-2)和动态围压峰值应力随着应变率的增加(75 s-1~225 s-1)而增大(43.9 MPa~74MPa),但在动态应力-应变曲线中并未出现无围压动态加载时的应变软化现象;单轴无围压应变率较高的动荷载条件下(180 s-1/250 s-1)试样往往破裂为小碎块甚至粉末,而在相似应变率的被动围压条件下试样出现数条贯通的裂纹,并呈现出剪切破坏的特征;动态强度增长因子(DIF)表明,混凝土的应变率效应在无围压时比其在围压条件下更为显着和强烈。(4)基于可实现真三轴静-动耦合荷的新型SHPB实验系统,采用统一的混凝土立方体试样进行了多轴静-动耦合荷载不同应变率条件(60 s-1~180 s-1)下的动态压缩试验研究。结果表明:双轴静-动耦合荷载应变率相似的条件下,随着中间主应力方向(2)初始静荷载的增加(15 MPa,20 MPa和25 MPa),其最大主应力方向(1)的动态峰值应力呈现出增加,而中间主应力方向的动态峰值应力表现出减小的趋势;在应变率较小时试样呈现出平行于最大主应力(1)和中间主应力(2)形成平面的层状破坏;随着应变率的增大,试样的破碎程度在提高,破碎粒径在减小。混凝土在静水压力条件下(10 MPa)受到动态冲击作用时,中间主应力方向和最小主应力方向的动态(峰值)应力(应变)往往并不一致,根本原因是混凝土所呈现出的各向异性/非均质性;随着静水压力的增大(0+MPa,10 MPa和20 MPa),这种动态响应(应力)的差异性呈现出减弱的趋势;相同应变率条件下,试样动态响应方向(2/3)的动态峰值应力/应变随着静水压力的增加而增大;相同静水压力下,随着应变率的增加(50 s-1~120 s-1),各主应力方向的动态峰值应力也显示出增大的趋势。真三轴静-动耦合荷载时,随着动态应变率的增加(45 s-1~110 s-1),试样三个主应力方向(1/2/3)的动态峰值应力均呈现出增大的趋势,而冲击方向(1)的动态弹性模量变化不显着,即应变率的变化对混凝土冲击方向的动态弹性模量的影响较小;此时,破裂模式主要为压剪破坏。(5)分析了不同静-动耦合荷载条件下混凝土的动态力学特性,揭示了静-动耦合荷载条件对混凝土动态性能影响的机理和应变率效应的物理机制。主要考虑两个方面的影响:一、初始静荷载条件下试样的应力特征,静荷载是单轴、双轴还是三轴的应力状态及其大小特征均对其动态力学特性产生显着影响,核心因素是混凝土在初始静荷载作用下内部形成的剪应力特征;二、动态冲击荷载的属性,动力作用使得试样中大于其应变率所决定的某临界尺寸的所有裂纹同时进行扩展,故试样的动态应力/变形行为与其应变率条件密切相关。由于动态荷载作用加强了试样内部的热振动作用,促使试样内部的原子键断裂,形成了不同尺寸的微裂纹;动态冲击下大量的微裂纹将进行迅速扩展,这极大地提高了裂纹扩展所需的能量,混凝土的强度得到了增加,从而形成了混凝土的应变率效应。(6)研究了混凝土在不同静-动耦合荷载条件下其名义峰值应力的变化规律,结果显示混凝土的黏聚力c0(31.89 MPa~42.26 MPa)随围压荷载条件的变化较为显着,而内摩擦角φ(26.38°~29.16°)对其围压应力条件不敏感;基于微细观断裂力学理论,建立了多轴应力条件下混凝土的动态破坏准则;将该准则的预测值与试验数据和其他学者的研究成果进行了对比分析,结果显示所建立的动态破坏准则可以较好地反映多轴静-动耦合荷载下混凝土的动态力学行为。
黄勇[8](2020)在《超高性能混凝土带缺口劈裂拉伸测试方法及与单轴拉伸测试关系研究》文中认为劈裂拉伸试验作为一种抗拉强度间接测试方法,因其测试方法简单便于使用,且相较于弯曲拉伸测试,测试结果与单轴拉伸强度更为接近,因此适用于评价普通混凝土拉伸性能。尽管劈裂拉伸试验方法已被广泛应用,但在FRC以及UHPC等掺有高体积钢纤维混凝土中,由于材料延性较大,导致测试数据不可靠,因此有必要提出一种适合UHPC的劈拉测试方法。本研究采用两种不同形状(立方体,圆柱体)的试件,预制三种缺口形式(无缺口、30°缺口,45°缺口),探究一种适用于超高性能混凝土的劈裂拉伸试验方法。通过引伸计位移测试和数字图像相关(DIC)测量技术分析试件在劈拉荷载下的应变及裂纹演化过程,并探究了不同纤维种类及纤维混掺对劈裂拉伸性能的影响。结合强度-位移曲线及裂纹分布结果探讨各因素对劈裂拉伸测试的影响,并提出一种可靠的UHPC劈裂拉伸测试方法。试验结果表明:45°缺口立方体试件强度-开裂位移曲线离散性最低,曲线特征及试件裂纹分布特征与已有成果保持一致,建议采用45°缺口立方体试件用于UHPC劈拉测试。第二阶段使用得出的带缺口劈拉测试方法对不同钢纤维掺量、不同钢纤维类型及不同水胶比UHPC进行测试,将其结果与单轴拉伸测试结果对比并建立联系。试验通过数字图像相关(DIC)测量技术分析试件在带缺口劈拉及单轴拉伸荷载下的应变及损伤程度,分析钢纤维掺量、钢纤维类型及水胶比对UHPC抗拉性能的影响以及带缺口劈拉与单轴拉伸测试结果关系。结果表明:带缺口劈拉与单轴拉伸强度-开裂位移曲线整体趋势基本一致,同时不同纤维掺量、不同纤维种类及不同水胶比UHPC试件的极限强度和耗能规律一致;极限应变规律基本一致,不过数值相差较大;开裂强度与开裂应变规律相差较大,但是数值较为接近;弹性模量规律相差较大。建立了带缺口劈拉强度和单轴拉伸强度关系、带缺口劈拉与抗压强度关系、单轴拉伸强度与抗压强度关系的相关公式,并且劈拉强度和单轴拉伸强度相关性较好,而带缺口劈拉与抗压强度关系、单轴拉伸强度与抗压强度相关性较差。综合强度-开裂位移曲线,应变云图,开裂位移,损伤程度分析,带缺口劈拉与单轴拉伸基本表现出一致的规律,并且带缺口劈拉试验操作简单,因此带缺口劈拉不失为一种较好的评价UHPC拉伸性能的测试方法。
方士正[9](2020)在《负温环境下弱胶结红砂岩动态力学性质试验研究》文中提出我国的能源供给的大部分仍然是靠煤炭来完成,由于储量分布不均再加上中东部地区早期开发早,所以我国中东部地区煤炭资源几乎消耗殆尽,因此形成了我国现在煤炭开发的格局,即向深部以及西部地区发展的趋势。特殊的成岩环境和沉积过程,造成我国西部地区广泛分布着中生代侏罗系、白垩系胶结程度较低的一类软岩地层。弱胶结岩石的胶结能力差,受扰动后易产生裂隙,形成导水通道,给工程建设和安全带来隐患。目前工程中常采用人工冻结法进行施工,冻结地层开挖过程中,常使用动力机械开挖或者钻眼爆破法。无论是哪种方法,冻结岩体都经常处于动态荷载中,冻结岩体在动态荷载下的力学响应不仅关系到工程的高效掘进,还影响到冻结壁的安全稳定。本文针对西部井筒工程中常见的弱胶结红砂岩,对其负温环境下的动态力学性质开展研究。从加载速率、温度效应、侧向约束作用三个方面为切入点,利用改进后的霍普金森杆实验系统,首先对常温下干燥和饱水弱胶结红砂岩动态力学性质进行研究,分析含水条件对其动态力学性质的影响;其次,根据现场冻结温度,设置试验温度梯度为25℃~-25℃,开展负温环境下弱胶结红砂岩的动态压缩、拉伸性能研究,建立加载速率、温度、约束状态与其动态力学特征参数的关系;基于SHPB能量分析方法,分析讨论了单轴压缩加载时冻结饱水弱胶结红砂岩的能量耗散规律,最后分析了岩石的宏细观破坏特征,并进行了相应的解释。围绕着负温环境下弱胶结红砂岩动态力学响应,本文取得了一定的结论,主要表述如下:(1)采用XRD、SEM、低温压力机、声波测试仪等多种测试手段对弱胶结红砂岩的物理力学性质进行分析。通过试验确定了弱胶结红砂岩的矿物成分,岩石内部颗粒接触方式,纵波波速特征等。准静态试验结果表明,干燥和饱水状态下弱胶结的力学特征参数均具有显着的温度效应。干燥岩石的压缩强度、拉伸强度均随着温度的降低而增加;饱水岩石的压缩强度、拉伸强度随温度降低先增加后减小的变化趋势,拐点均在-15℃出现。对比干燥和饱水岩石的准静态力学强度及弹性模量,发现水的存在对弱胶结岩石力学行为具有显着的影响,干燥岩石抗变形能力强于饱水岩石。(2)针对含水状态对弱胶结红砂岩动态力学性质影响,通过调节撞击杆冲击速率下施加不同荷载,开展了两种含水状态下岩石的单轴及侧向约束下的动态压缩试验,以及基于巴西圆盘试验的动态劈裂拉伸试验。通过试验得出,岩石动态力学性质与加载速率(应变率、加载率)密切相关,各项力学特征参数均表现出加载速率的强化效应。水的存在对弱胶结岩石有显着的劣化效应,干燥岩石动态强度均大于相应的荷载形式下的饱水岩石强度。侧向约束对岩石的动态力学性质影响显着,动态压缩荷载作用下,岩石的强度及临界应变均显着提升。(3)针对负温环境下的饱水弱胶结红砂岩动态力学响应问题,利用改进后的SHPB实验系统进行了不同应变率的动态压缩试验,及基于巴西圆盘实验的动态劈裂拉伸试验,分析和讨论了负温梯度、应变率及约束状态对饱水弱胶结红砂岩的动态力学响应的作用规律。试验发现,负温范围内对岩石破坏随着温度降低存在由脆性向塑性转变的趋势;各温度下饱水弱胶结红砂岩均对应变率敏感,随应变率的增加出现强度提高的特征。综合考虑弱胶结岩石的温度效应和应变率效应,对两个主要影响因素与强度进行拟合,发现各温度下动态单轴压缩强度与应变率的关系可以近似的表示为:对比单轴及侧向约束时的动态强度发现,各温度下侧向约束影响因子值均大于1,体现了侧向约束对负温环境下岩石承载能力的提升。(4)饱水弱胶结岩石的强度和动态弹性模量在动态荷载作用下表现出显着的温度效应。在室温至-15℃范围内,岩石动态压缩强度随温度降低呈增高趋势,-15℃~-25℃温度范围内,随温度降低强度减小,在负温范围内呈双折线状,表明弱胶结红砂岩的动态拉伸性质同样受到加载率和温度环境的共同影响。(5)基于SHPB的能量算法,对弱胶结岩石在动态单轴压缩破坏中的能量耗散问题进行研究,分别对常温下干燥和饱水岩石、负温下饱水弱胶结红砂岩的耗散能随加载速率和温度变化关系进行分析和讨论。结果发现,常温下干燥和饱水试样的耗散能均具有显着的应变率相关性,与应变率具有线性正相关关系。当岩石处于负温环境时,在低应变率下内部颗粒是主要的力学响应载体,当应变率增加后,温度对其内部结构的作用开始显现。为预测弱胶结红砂岩的能量耗散能力,建立单位岩石体积耗散能与温度和应变率的关系。(6)针对经历水力热耦合作用后的岩石宏细观破坏特征进行分析。首先对压缩及拉伸荷载作用下的岩石破碎形态进行研究,分析温度及加载速率对岩石破坏的作用规律。对水热岩耦合作用机理进行分析,提出了温度的强化作用和弱化作用的细观机制,强化作用主要体现在岩石内部机制的收缩,水冰相变对岩石内部孔隙的固态填充,弱化作用是由于颗粒间在负温下收缩系数不匹配,水冰相变引起的冻胀力作用。就本试验而言在-5℃~-15℃温度范围内,强化作用起主导地位,在-15℃~-25℃温度范围内,弱化作用则更为显着。(7)通过对岩石断口的SEM图像分析发现,弱胶结红砂岩的断裂形式主要为胶结物破坏,颗粒间破坏,伴有少量的穿颗粒破坏,温度梯度对岩石断口形貌产生显着影响。
胡亮亮[10](2020)在《水饱和混凝土的静动态力学性能研究》文中认为大坝、海上平台、桥墩和港口等混凝土结构,它们长期服役于水环境中,内部充满孔隙水,达到水饱和状态,其力学性能相较于干燥混凝土会发生明显变化,因此开展水饱和混凝土的静动态力学性能与抗爆性能研究,得到其在不同载荷作用下的响应特性,为以上结构的设计提供必要的力学材料参数,具有重要的学术意义和工程价值。首先对水饱和混凝土与干燥混凝土开展了MTS静态压缩实验和循环加卸载实验,得到了基本力学参数和应力-应变曲线,并结合试件破坏形态,对水饱和混凝土与干燥混凝土的抗压性能和损伤机理进行了对比讨论。通过开展水饱和混凝土与干燥混凝土的静态劈裂拉伸实验,分析了水饱和混凝土抗拉强度的变化。其次,对不同类型混凝土的SHPB试验数据进行总结分析,提出了用混凝土类材料SHPB试验数据对应的全段平均应变率的1.38倍来表征该次加载应变率的方法,从而规范了应变率的取值。并开展了水饱和混凝土及干燥混凝土的SHPB动态压缩试验,对水饱和混凝土动态力学响应进行了探讨,从试验数据分析发现水饱和混凝土具有明显的应变率效应,但相较于干燥混凝土,其敏感程度较低。对水饱和混凝土板与干燥混凝土板开展了抗爆对比试验,结果表明,水饱和混凝土板的正、背爆面开坑均大于干燥混凝土板,水饱和混凝土的抗爆性能较差。然后,对本文开展的静动态力学试验数据进行分析,确定了HJC本构模型的参数,得到了适用于水饱和混凝土的强度参数、状态方程参数、率效应参数及损伤参量。最后,基于本文确定的HJC本构模型参数,采用LS-dyna软件对水饱和混凝土板抗爆过程进行了模拟,复现了混凝土板的破坏过程。从应力波角度对爆炸过程中应力传播、正爆面和背爆面破坏机制及不同位置的破坏形式进行了探讨。并结合试验数据对比分析,验证了本文确定的水饱和混凝土HJC本构模型参数的正确性。以上工作对于长时间服役于水环境的混凝土防御工事的结构设计和力学特性分析具有重要的指导意义。
二、混凝土动态劈裂拉伸试验的数值模拟(英文)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、混凝土动态劈裂拉伸试验的数值模拟(英文)(论文提纲范文)
(1)FRP管混凝土组合结构动态力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 FRP的力学性能及其工程应用 |
1.2.1 力学性能 |
1.2.2 工程应用 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内研究进展 |
1.3.2 国外研究进展 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 SHPB试验概况与试样制备 |
2.1 SHPB试验装置 |
2.2 SHPB试验原理 |
2.3 试样制备 |
2.3.1 试样设计 |
2.3.2 试样配合比 |
2.3.3 试样制作及养护 |
2.4 本章小结 |
3 FRP管混凝土动态劈裂拉伸试验结果与分析 |
3.1 试验结果 |
3.2 不同壁厚下的试样动态力学性能 |
3.2.1 动态应力-应变曲线 |
3.2.2 动态应力时程曲线 |
3.2.3 峰值应力与应变率的关系 |
3.2.4 峰值应变与应变率的关系 |
3.3 不同核心混凝土强度下的动态力学性能 |
3.3.1 动态应力-应变曲线 |
3.3.2 动态应力时程曲线 |
3.3.3 峰值应力与应变率的关系 |
3.3.4 峰值应变与应变率的关系 |
3.4 FRP管混凝土的破坏形态分析 |
3.5 本章小结 |
4 FRP管混凝土能量耗散规律分析 |
4.1 能量耗散计算基本理论原理 |
4.2 能量数据 |
4.3 不同壁厚下的能量耗散分析 |
4.3.1 能量时程曲线 |
4.3.2 能量参数与应变率的关系 |
4.3.3 反射能、透射能、吸收能与入射能的关系 |
4.3.4 破碎耗能密度与入射能的关系 |
4.4 不同核心混凝土强度下的能量耗散分析 |
4.4.1 能量参数与应变率的关系 |
4.4.2 反射能、透射能、吸收能与入射能的关系 |
4.4.3 破碎耗能密度与入射能的关系 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(2)冻结砂岩动态劈裂力学性能及数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 砂岩动力学特性研究现状 |
1.2.2 岩石动态本构关系研究现状 |
1.2.3 岩石SHPB试验的数值模拟研究现状 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 冻结砂岩动态劈裂试验 |
2.1 岩石动力学特性测试技术 |
2.2 分离式霍普金森压杆测试系统 |
2.2.1 SHPB试验系统简介 |
2.2.2 SHPB试验系统组成 |
2.2.3 SHPB测试系统原理 |
2.3 SHPB试验技术 |
2.3.1 应变片张贴技术 |
2.3.2 入射波整形技术 |
2.3.3 控制横向惯性效应 |
2.3.4 降低端面摩擦效应 |
2.4 试样制备与试验方案 |
2.4.1 试样制备 |
2.4.2 试验方案 |
2.5 本章小节 |
3 冻结砂岩动态劈裂试验结果及分析 |
3.1 动态劈裂应力均衡 |
3.2 冻结砂岩应力-应变曲线的应变率效应及温度效应 |
3.2.1 应力-应变曲线的基本特征 |
3.2.2 应变率对应力-应变曲线的特征影响 |
3.2.3 冻结温度对应力-应变曲线的特征影响 |
3.3 冻结砂岩力学特性的应变率效应 |
3.3.1 峰值应力σ_d的变化特征 |
3.3.2 峰值应变ε_d的变化特征 |
3.3.3 拉伸模量E_d的变化特征 |
3.4 冻结砂岩力学特性的温度效应 |
3.4.1 峰值应力σ_d的变化特征 |
3.4.2 峰值应变ε_d的变化特征 |
3.4.3 拉伸模量E_d的变化特征 |
3.5 冻结砂岩动态劈裂能量耗散机制 |
3.5.1 能量耗散计算原理 |
3.5.2 能量耗散随应变率的变化规律 |
3.5.3 能量耗散随温度的变化规律 |
3.6 冻结砂岩破坏特征的应变率效应及温度效应 |
3.6.1 破坏形态的应变率效应 |
3.6.2 破坏形态的温度效应 |
3.7 冻结砂岩动态劈裂裂纹扩展机制 |
3.8 冻结砂岩临界破坏阈值及动态增长因子 |
3.9 本章小节 |
4 冻结砂岩微细观动态损伤本构模型研究 |
4.1 颗粒增强微细观损伤理论 |
4.1.1 冻结砂岩代表性体积元 |
4.1.2 脱粘损伤理论 |
4.1.3 微细观本构关系 |
4.2 冻结砂岩黏弹性损伤本构模型 |
4.2.1 元件模型理论 |
4.2.2 朱王唐本构模型及其改进 |
4.2.3 损伤型本构模型建立 |
4.2.4 考虑温度效应的损伤型本构模型建立 |
4.2.5 试验验证及参数确定 |
4.3 冻结砂岩过应力本构模型 |
4.3.1 过应力本构模型 |
4.3.2 损伤型过应力本构模型建立 |
4.3.3 冻结砂岩损伤型动态本构模型建立 |
4.3.4 试验验证及参数确定 |
4.4 本章小节 |
5 基于HJC本构模型的冻结砂岩动态劈裂数值模拟研究 |
5.1 有限元软件ANASYS |
5.2 数值模型建立 |
5.2.1 模型建立 |
5.2.2 网格划分 |
5.2.3 接触控制 |
5.2.4 加载方式 |
5.3 HJC动态本构模型 |
5.3.1 HJC模型介绍 |
5.3.2 HJC模型各参数意义及选取 |
5.3.3 关键参数敏感性分析 |
5.4 SHPB数值模拟结果分析 |
5.4.1 应力-应变曲线分析 |
5.4.2 模型验证 |
5.4.3 破坏过程分析 |
5.5 本章小节 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间参与的项目及学术成果 |
(3)沥青混合料细观模型构建方法及力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状分析 |
1.2.1 集料几何形态特征 |
1.2.2 随机集料建模 |
1.2.3 沥青混合料间接拉伸试验 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 集料的获取及形态特性分析 |
2.1 集料形态特征参数 |
2.2 集料的采集 |
2.2.1 二维集料获取及粒径划分 |
2.2.2 三维集料获取及其简化 |
2.3 二维集料形态指标的相关性分析 |
2.4 三维集料形态指特征数据分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 沥青混合料虚拟模型构建与分析 |
3.1 虚拟集料的生成 |
3.1.1 虚拟集料的生成算法 |
3.1.2 虚拟集料形态特性验证分析 |
3.2 沥青混合料3D模型的构建 |
3.2.1 集料干涉检测 |
3.2.2 沥青混合料压密算法 |
3.2.3 三维虚拟模型构建算法 |
3.3 三维模型试件切割处理 |
3.4 有限元网格化处理 |
3.5 本章小结 |
第4章 沥青混合料细观模型间接拉伸试验模拟 |
4.1 沥青混合料间接拉伸试验 |
4.2 内聚力模型 |
4.3 广义Maxwell模型 |
4.4 有限元模型的建立及参数确定 |
4.4.1 模型的建立和网格划分 |
4.4.2 材料参数 |
4.4.3 预测模型准确性分析及修正 |
4.5 强度参数影响分析 |
4.5.1 不同加载位置对强度的影响 |
4.5.2 棱角性参数对损伤的影响 |
4.5.3 形状参数对损伤的影响 |
4.5.4 级配对强度的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
(4)混凝土劈裂拉伸测试方法及性能研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 混凝土劈裂拉伸性能研究方法 |
1.1 实验方法 |
1.1.1 劈裂拉伸实验原理 |
(1)劈裂拉伸的裂纹形态 |
(2)劈裂拉伸强度的评价 |
1.1.2 劈裂拉伸实验方法 |
1.2 数值模拟方法 |
2 混凝土劈裂拉伸性能测试方法影响因素 |
2.1 加载带宽度 |
2.2 试件尺寸 |
2.3 加载速率 |
2.4 缺口模式 |
3 混凝土劈裂拉伸性能与其他力学性能的关系 |
3.1 劈裂拉伸性能与抗拉性能 |
3.2 劈裂拉伸性能与抗压性能 |
4 结语与展望 |
(5)西北地区冻融循环混凝土梁力学性能及冲击响应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 研究目的 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 混凝土材料冻融破坏机理研究 |
1.3.2 混凝土构件动态力学性能研究现状 |
1.3.3 混凝土结构冲击响应 |
1.4 目前研究存在的主要问题 |
1.5 本文主要研究内容 |
2 冻融混凝土材料微观孔结构特征与宏观力学性能研究 |
2.1 概述 |
2.2 冻融混凝土材料微观表征与力学性能试验方案设计 |
2.2.1 试验目标 |
2.2.2 试验内容 |
2.2.3 试件制备 |
2.2.4 试验过程 |
2.3 冻融混凝土材料的微观孔结构特征分析 |
2.3.1 冻融后混凝土的表面裂纹 |
2.3.2 冻融混凝土的微观孔结构特征 |
2.3.3 质量损失与相对动弹性模量损失 |
2.4 冻融混凝土材料的静态力学性能研究 |
2.4.1 混凝土应力应变全曲线 |
2.4.2 冻融混凝土的应力应变曲线 |
2.4.3 冻融累积损伤变量 |
2.4.4 混凝土冻融损伤演化方程 |
2.5 冻融混凝土材料的动态力学性能研究 |
2.5.1 霍普金森压杆试验数据处理与标定 |
2.5.2 冻融后混凝土动态压缩特性 |
2.5.3 动态压缩强度增长因子 |
2.6 冻融混凝土材料冲击压缩破坏模式研究 |
2.6.1 骨料的强化作用 |
2.6.2 表面裂纹扩展规律 |
2.7 本章小结 |
3 冻融混凝土构件损伤塑性模型研究 |
3.1 概述 |
3.2 混凝土损伤塑性模型 |
3.2.1 混凝土损伤塑性模型 |
3.2.2 拉伸与压缩损伤 |
3.2.3 应变率效应 |
3.3 冻融混凝土损伤模型参数的试验标定 |
3.3.1 基本力学参数 |
3.3.2 屈服函数与流动法则参数 |
3.3.3 拉伸屈服应力-开裂应变参数 |
3.3.4 压缩屈服应力-非弹性应变参数 |
3.3.5 拉伸与压缩损伤参数 |
3.4 冻融混凝土构件静态压缩破坏过程的数值分析 |
3.4.1 单轴压缩破坏过程 |
3.4.2 单轴压缩有限元模型 |
3.4.3 单轴压缩破坏的有限元分析 |
3.4.4 冻融损伤的数值模拟 |
3.5 冻融混凝土构件动态压缩数值分析 |
3.5.1 动态压缩有限元模型 |
3.5.2 霍普金森杆中应力波的传播 |
3.5.3 混凝土冲击破坏过程 |
3.5.4 动态压缩应力应变关系 |
3.6 本章小结 |
4 冻融环境混凝土梁落锤冲击响应试验研究 |
4.1 概述 |
4.2 混凝土梁静态加载试验方案设计 |
4.2.1 试验目标 |
4.2.2 模型设计 |
4.2.3 试验参数 |
4.2.4 冻融试验过程 |
4.3 冻融混凝土梁静态试验研究及结果分析 |
4.3.1 加载装置与测试采集 |
4.3.2 截面内力分析 |
4.3.3 试验现象与破坏过程 |
4.3.4 试验结果与分析 |
4.4 混凝土梁落锤冲击破坏形态分析 |
4.4.1 加载与测试装置 |
4.4.2 冲击破坏形态 |
4.4.3 腹板裂缝扩展分析 |
4.5 混凝土梁冲击试验结果分析 |
4.5.1 冲击力时程曲线 |
4.5.2 跨中位移时程曲线 |
4.5.3 加速度响应分析 |
4.6 本章小结 |
5 冻融环境混凝土梁冲击响应数值模拟分析 |
5.1 概述 |
5.2 混凝土与钢筋本构模型 |
5.2.1 冻融混凝土本构模型 |
5.2.2 钢筋本构模型 |
5.3 冻融环境混凝土梁有限元分析模型 |
5.3.1 数值分析模型 |
5.3.2 单元类型与网格敏感性验证 |
5.3.3 数值模拟与试验结果对比分析 |
5.4 混凝土梁落锤冲击数值模拟分析 |
5.4.1 混凝土破坏特征分析 |
5.4.2 钢筋应变分析 |
5.4.3 冲击力时程分析 |
5.4.4 位移响应分析 |
5.4.5 配筋率影响分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(6)深部隧洞施工开挖围岩—支护体系协同承载作用机理研究(论文提纲范文)
基金项目 |
变量注释表 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.2.1 协同作用的理论解析 |
1.2.2 协同作用的数值分析 |
1.2.3 协同作用的试验研究 |
1.2.4 存在问题及不足 |
1.3 研究内容、创新点及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
1.3.3 技术路线 |
第二章 深部围岩力学特性与非线性强度模型研究 |
2.1 前言 |
2.2 室内物理力学试验 |
2.2.1 现场取样 |
2.2.2 试样制备 |
2.2.3 试验方法 |
2.3 物理力学试验结果分析 |
2.3.1 应力-应变曲线分析 |
2.3.2 变形特性分析 |
2.3.3 强度特性分析 |
2.3.4 破坏模式分析 |
2.4 深部围岩非线性强度模型 |
2.4.1 非线性强度模型的建立 |
2.4.2 模型程序的开发 |
2.4.3 模型程序的验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同作用力学模型 |
3.1 前言 |
3.2 岩石-混凝土界面力学试验 |
3.2.1 界面粗糙度的分形描述 |
3.2.2 界面法向力学试验 |
3.2.3 界面切向力学试验 |
3.3 岩石-混凝土界面非线性接触模型 |
3.3.1 法向非线性接触模型 |
3.3.2 切向非线性接触模型 |
3.3.3 两种围岩-混凝土界面接触模型的差异性 |
3.4 围岩-支护体系协同承载作用力学模型 |
3.4.1 协同承载作用力学模型的建立 |
3.4.2 协同承载作用力学模型的求解 |
3.4.3 算例分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 深部隧洞施工开挖围岩-支护体系协同作用数值分析 |
4.1 前言 |
4.2 围岩-支护体系协同承载作用数值计算方法 |
4.2.1 接触面约束条件 |
4.2.2 接触问题的有限元方程 |
4.2.3 围岩-衬砌界面接触模型程序开发 |
4.3 香炉山隧洞施工开挖数值计算 |
4.3.1 工程概况 |
4.3.2 计算条件 |
4.3.3 计算结果分析 |
4.3.4 围岩-支护体系协同承载分析 |
4.4 协同承载作用的多因素影响性分析 |
4.4.1 围岩-衬砌界面粗糙度的影响 |
4.4.2 隧洞埋深的影响 |
4.4.3 侧压力系数的影响 |
4.4.4 支护时机的影响 |
4.4.5 支护刚度的影响 |
4.4.6 多因素敏感性排序 |
4.5 本章小结 |
第五章 深部隧洞施工开挖围岩-支护协同作用物理模型试验 |
5.1 前言 |
5.2 模型试验相似条件 |
5.3 模型试验相似材料研制 |
5.3.1 围岩相似材料研制 |
5.3.2 衬砌相似材料研制 |
5.3.3 锚杆相似材料研制 |
5.3.4 砂浆相似材料研制 |
5.4 真三维地质力学模型试验 |
5.4.1 模型试验系统 |
5.4.2 模型试验方案设计 |
5.4.3 模型制作 |
5.4.4 模型开挖与支护 |
5.5 模型试验结果分析 |
5.5.1 围岩位移场和应力场变化规律 |
5.5.2 围岩-衬砌接触压力变化规律 |
5.5.3 锚杆轴力变化规律 |
5.5.4 围岩和支护结构分担荷载比例 |
5.5.5 围岩-支护协同承载作用机理分析 |
5.6 模型试验结果与数值模拟对比分析 |
5.6.1 围岩位移对比分析 |
5.6.2 围岩应力对比分析 |
5.6.3 接触压力对比分析 |
5.6.4 锚杆轴力对比分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
博士期间取得的科研成果 |
博士期间参与的科研项目 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(7)复杂静—动耦合荷载条件下混凝土动态力学特性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 混凝土材料的特点 |
1.2.1 材料的组成 |
1.2.2 材料的结构 |
1.3 混凝土准静态力学性能研究现状 |
1.3.1 混凝土力学性能的影响因素 |
1.3.2 混凝土双轴力学特性 |
1.3.3 混凝土三轴力学特征 |
1.3.4 混凝土多轴应力下破坏模式和准则 |
1.4 混凝土动态力学性能研究现状 |
1.4.1 动态荷载特征 |
1.4.2 混凝土动态实验技术 |
1.4.3 混凝土的应变率效应 |
1.4.4 荷载条件对混凝土动态性能的影响 |
1.5 混凝土研究现状综述 |
1.6 研究内容及技术路线 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 本文技术路线 |
2 混凝土动态拉伸性能研究 |
2.1 试验方案 |
2.1.1 试样特征 |
2.1.2 实验设备及数据处理 |
2.2 试验结果 |
2.2.1 动态拉伸强度 |
2.2.2 试样典型破坏特征 |
2.2.3 强度增长因子 |
2.3 分析讨论 |
2.4 本章小结 |
3 单轴静-动耦合荷载下混凝土的动态压缩特性 |
3.1 试验方案 |
3.1.1 试样特征 |
3.1.2 实验设备 |
3.1.3 数据处理 |
3.2 试验结果 |
3.2.1 动态加载下的动态力学性能 |
3.2.2 静-动耦合加载下的动态力学特性 |
3.3 初始静荷载对动态力学性能的影响 |
3.4 初始静荷载对破坏模式的影响 |
3.5 本章小结 |
4 被动围压条件下混凝土的动态压缩特性 |
4.1 试验方案 |
4.1.1 试样特征 |
4.1.2 实验设备与数据处理 |
4.2 试验结果 |
4.2.1 单轴动态冲击 |
4.2.2 被动围压的动态冲击 |
4.2.3 试样典型破坏特征 |
4.3 分析讨论 |
4.4 本章小结 |
5 多轴静-动耦合荷载下混凝土的动态压缩特性 |
5.1 试验方案 |
5.1.1 试样特征 |
5.1.2 实验装置 |
5.1.3 试验数据处理 |
5.1.4 典型试验数据 |
5.2 双轴静荷载下动态压缩试验结果 |
5.2.1 应变率对动态性能的影响 |
5.2.2 静荷载对动态性能的影响 |
5.2.3 动态冲击后试样破坏特征 |
5.3 静水压力下动态压缩特性 |
5.3.1 动态应力-应变曲线特征 |
5.3.2 动态冲击后试样破坏特征 |
5.4 真三轴静荷载下动态压缩试验结果 |
5.4.1 动态应力-应变曲线特性 |
5.4.2 试样典型破坏特征 |
5.4.3 动态能量演化规律 |
5.5 本章小结 |
6 静荷载条件对混凝土动态行为的影响及其机理 |
6.1 静荷载对混凝土动态力学特性的影响 |
6.1.1 动态应力-应变曲线的影响 |
6.1.2 动态峰值应变的影响 |
6.2 静荷载作用对混凝土动态破坏形态的影响 |
6.3 静荷载对混凝土动态行为的作用机理 |
6.3.1 混凝土内部裂纹扩展方面 |
6.3.2 混凝土应变率效应物理机制方面 |
6.4 本章小结 |
7 静-动耦合荷载条件下混凝土动态强度特性及破坏准则 |
7.1 三轴静-动耦合荷载下混凝土动态峰值应力特性 |
7.2 多轴静-动耦合荷载下混凝土动态力学特性 |
7.3 多轴静-动耦合荷载下混凝土的动态破坏准则 |
7.3.1 基于细观断裂力学的动态破坏准则 |
7.3.2 混凝土动态破坏准则与试验结果的对比 |
7.4 静-动态耦合加载综合强度的讨论 |
7.5 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 本文主要创新点 |
8.3 后续研究工作展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
B.国家发明(实用新型)专利 |
C.作者在攻读学位期间参加的科研项目 |
D.学位论文数据集 |
致谢 |
(8)超高性能混凝土带缺口劈裂拉伸测试方法及与单轴拉伸测试关系研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的和意义 |
1.3 研究方法和内容 |
第2章 文献综述 |
2.1 引言 |
2.2 混凝土劈裂拉伸性能研究方法 |
2.2.1 实验方法 |
2.2.2 数值模拟方法 |
2.3 混凝土劈裂拉伸性能测试方法的影响因素 |
2.3.1 加载带宽度 |
2.3.2 试件尺寸 |
2.3.3 加载速率 |
2.3.4 缺口模式 |
2.4 混凝土劈裂拉伸性能与其他力学性能的关系 |
2.4.1 劈裂拉伸性能与抗拉性能 |
2.4.2 劈裂拉伸性能与抗压性能 |
2.5 本章小结 |
第3章 原材料及试验方法 |
3.1 原材料 |
3.2 配合比设计 |
3.2.1 第一阶段配合比 |
3.2.2 第二阶段配合比 |
3.3 试件制备与养护 |
3.4 试件尺寸 |
3.5 测试方法 |
3.5.1 抗压强度测试 |
3.5.2 无缺口劈拉测试 |
3.5.3 带缺口劈拉测试 |
3.5.4 单轴拉伸测试 |
3.5.5 DIC测试 |
第4章 超高性能混凝土带缺口劈拉试验研究 |
4.1 前言 |
4.2 带缺口劈拉测试原理 |
4.3 劈拉裂纹分布及分析 |
4.3.1 无缺口试件 |
4.3.2 30°缺口试件 |
4.3.3 45°缺口试件 |
4.3.4 小结 |
4.4 讨论 |
4.4.1 劈拉强度-开裂位移曲线分析 |
4.4.2 主要参数分析 |
4.4.3 劈拉强度-开裂位移曲线离散性分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 带缺口劈拉与单轴拉伸测试关系研究 |
5.1 前言 |
5.2 粘贴碳纤维布单轴拉伸模拟 |
5.3 试验结果与讨论 |
5.3.1 抗压强度 |
5.3.2 劈拉强度-位移曲线 |
5.3.3 应变云图 |
5.3.4 全截面开裂位移 |
5.3.5 损伤程度 |
5.3.6 带缺口劈拉强度与单轴拉伸强度关系 |
5.3.7 拉伸强度与抗压强度关系 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
(9)负温环境下弱胶结红砂岩动态力学性质试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 岩石动态特性及其试验技术研究现状 |
1.2.2 弱胶结岩石研究进展 |
1.2.3 水-岩相互作用研究概况 |
1.2.4 围压作用下岩石动力学性质研究现状 |
1.2.5 岩石力学性质的温度效应研究进展 |
1.2.6 尚待研究的领域 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法及技术路线 |
2 弱胶结岩石物理及其准静态力学性质研究 |
2.1 引言 |
2.2 岩石的基本物理性质及试样制备 |
2.2.1 岩石矿物成分及细观结构 |
2.2.2 负温下岩石纵波波速变化 |
2.2.3 试样制备 |
2.3 准静态荷载下冻结弱胶结岩石的压缩力学特征参数演化规律 |
2.3.1 试验原理 |
2.3.2 常温下干燥和饱水岩样的准静态压缩力学特性 |
2.3.3 负温下干燥和饱水岩样的准静态压缩力学特性 |
2.3.4 岩石压缩力学特征参数随温度变化规律 |
2.4 准静态荷载下弱胶结岩石劈裂拉伸力学特性 |
2.4.1 试验原理 |
2.4.2 常温下干燥和饱水岩样的准静态拉伸力学特性 |
2.4.3 负温下干燥和饱水岩样的准静态拉伸力学特性 |
2.4.4 岩石拉伸力学特征参数的温度效应 |
2.5 破坏模式分析 |
2.5.1 岩石试样的单轴压缩破坏形态 |
2.5.2 岩石试样的劈裂拉伸破坏形态 |
2.6 本章小结 |
3 不同冲击速率下干燥和饱水弱胶结红砂岩的动态力学特性试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 动态力学试验系统及试验原理 |
3.2.1 试验设备 |
3.2.2 试验原理 |
3.3 干燥和饱水岩石的动态压缩试验 |
3.3.1 应变率及加载率确定 |
3.3.2 动态应力应变曲线 |
3.3.3 岩石动态特性随应变率的变化关系 |
3.3.4 含水状态对岩石动态力学性质的影响 |
3.3.5 约束状态对岩石动态强度的影响 |
3.3.6 动态强度增强因子 |
3.3.7 动态破坏过程分析 |
3.4 含水状态对岩石动态拉伸特性力学性质的影响 |
3.4.1 基于巴西圆盘实验的动态拉伸强度测试原理 |
3.4.2 弱胶结岩石的动态拉伸特征参数 |
3.4.3 动态强度增强因子 |
3.4.4 动态破坏过程 |
3.5 本章小结 |
4 高应变率下冻结饱水弱胶结红砂岩的动态力学特性试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 试样准备及试验设备介绍 |
4.3 负温下饱水试样动态压缩试验研究 |
4.3.1 动态单轴压缩试验结果 |
4.3.2 动态单轴压缩强度的应变率及温度效应 |
4.3.3 动态单轴压缩弹性模量的应变率及温度效应 |
4.3.4 高应变率下冻结试样的破裂过程 |
4.4 基于巴西劈裂试验的岩石动态拉伸特性负温效应试验研究 |
4.4.1 动态拉伸试验结果 |
4.4.2 动态拉伸强度的加载率及温度效应 |
4.4.3 动态破坏过程 |
4.5 侧向约束下冻结饱水弱胶结岩石的动态力学特性研究 |
4.5.1 侧向约束下动态压缩试验结果 |
4.5.2 侧向约束下岩石动态压缩强度的应变率及温度效应 |
4.5.3 侧向约束对的动态压缩特性的影响规律 |
4.6 本章小结 |
5 负温环境下岩石动态破坏过程能量耗散规律研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于SHPB的能量计算原理 |
5.3 压缩能量时程曲线特征 |
5.4 高应变率下干燥和饱水岩石能量分布 |
5.5 负温下岩石动态加载过程中的能量分布规律 |
5.5.1 动态压缩能量分布的应变率效应 |
5.5.2 动态压缩能量分布的温度效应 |
5.6 本章小结 |
6 负温下弱胶结红砂岩宏细观破坏特征及作用机理探讨 |
6.1 引言 |
6.2 单轴及侧向约束下的试样动态压缩宏观破坏特征 |
6.2.1 常温下干燥和饱水试样破坏特征 |
6.2.2 负温下饱水岩石破坏形态 |
6.3 动态拉伸宏观破坏形态分析 |
6.3.1 试样破坏形态与应力时程曲线关系 |
6.3.2 常温下干燥和饱水岩石动态拉伸破坏形态 |
6.3.3 负温作用下饱水岩石动态拉伸破坏形态 |
6.4 水热岩耦合作用机理分析 |
6.4.1 常温下水岩作用机理分析 |
6.4.2 负温对岩石作用机理分析 |
6.5 基于SEM图像的弱胶结红砂岩断口细观特征分析 |
6.5.1 常温下干燥和饱水岩石断口形貌特征 |
6.5.2 负温梯度对岩石断口形貌的作用规律 |
6.5.3 典型破坏形貌分析 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(10)水饱和混凝土的静动态力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 水饱和混凝土静动态力学性能研究现状 |
1.2.1 水饱和混凝土静态力学性能研究简述 |
1.2.2 水饱和混凝土动态力学性能研究简述 |
1.3 水饱和混凝土抗爆特性研究现状 |
1.4 水饱和混凝土本构模型研究现状 |
1.4.1 弹性本构模型 |
1.4.2 粘弹性本构模型 |
1.4.3 粘塑性本构模型 |
1.4.4 含损伤本构模型 |
1.5 水饱和混凝土抗爆数值模拟研究现状 |
1.6 本文主要研究内容 |
2 水饱和混凝土静态力学性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料 |
2.2.1 原材料 |
2.2.2 配合比设计 |
2.2.3 试件制备 |
2.3 水饱和混凝土静态压缩力学性能研究 |
2.3.1 水饱和混凝土MTS准静态压缩试验 |
2.3.1.1 试验装置 |
2.3.1.2 试验结果与分析 |
2.3.2 循环加卸载试验与结果分析 |
2.3.2.1 试验装置 |
2.3.2.2 试验结果与分析 |
2.4 水饱和混凝土静态拉伸力学性能研究 |
2.4.1 混凝土静态拉伸试验介绍 |
2.4.2 静态劈裂拉伸试验装置 |
2.4.3 静态劈裂实验结果与分析 |
2.5 本章小结 |
3 水饱和混凝土动态力学性能及抗爆性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 混凝土SHPB试验 |
3.2.1 试验装置 |
3.2.2 试验原理 |
3.2.3 混凝土SHPB试验存在的问题 |
3.2.4 恒应变率加载的实现 |
3.2.5 非恒应变率加载下试验数据修正系数的提出 |
3.3 水饱和混凝土与干燥混凝土SHPB试验 |
3.3.1 试验结果 |
3.3.2 结果分析 |
3.4 水饱和混凝土抗爆试验研究 |
3.4.1 试件制备 |
3.4.2 试验设置 |
3.4.3 试验结果与分析 |
3.5 本章小结 |
4 水饱和混凝土 HJC 本构模型参数的确定 |
4.1 引言 |
4.2 HJC本构的介绍 |
4.3 水饱和混凝土 HJC 本构模型参数的确定 |
4.3.1 强度参数 |
4.3.2 状态方程参数 |
4.3.3 率效应参数 |
4.3.4 损伤参量 |
4.4 本章小结 |
5 水饱和混凝土在爆炸载荷作用下的数值模拟研究 |
5.1 引言 |
5.2 ANSYS/LS-DYNA软件介绍 |
5.3 计算模型 |
5.4 材料模型 |
5.4.1 空气的状态方程 |
5.4.2 TNT的状态方程 |
5.5 计算结果与分析 |
5.5.1 爆炸应力波传播过程分析 |
5.5.2 正爆面与背爆面破坏特征分析 |
5.5.3 不同位置应力传播与破坏特征分析 |
5.5.4 模拟结果对比分析 |
5.6 本章小结 |
6 全文总结和展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、混凝土动态劈裂拉伸试验的数值模拟(英文)(论文参考文献)
- [1]FRP管混凝土组合结构动态力学性能研究[D]. 李娜. 安徽理工大学, 2021(02)
- [2]冻结砂岩动态劈裂力学性能及数值模拟研究[D]. 苏宏明. 西安科技大学, 2021(01)
- [3]沥青混合料细观模型构建方法及力学性能研究[D]. 王欢. 武汉科技大学, 2021(01)
- [4]混凝土劈裂拉伸测试方法及性能研究进展[J]. 黄勇,史才军,欧阳雪,张超慧,史金华,吴泽媚. 材料导报, 2021(01)
- [5]西北地区冻融循环混凝土梁力学性能及冲击响应研究[D]. 杨晓林. 兰州交通大学, 2020(01)
- [6]深部隧洞施工开挖围岩—支护体系协同承载作用机理研究[D]. 任明洋. 山东大学, 2020
- [7]复杂静—动耦合荷载条件下混凝土动态力学特性研究[D]. 刘鹏飞. 重庆大学, 2020(02)
- [8]超高性能混凝土带缺口劈裂拉伸测试方法及与单轴拉伸测试关系研究[D]. 黄勇. 湖南大学, 2020(08)
- [9]负温环境下弱胶结红砂岩动态力学性质试验研究[D]. 方士正. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [10]水饱和混凝土的静动态力学性能研究[D]. 胡亮亮. 南京理工大学, 2020(01)