極寒環(huán)境下陶?；炷恋臎_擊力學(xué)響應(yīng)與破壞機(jī)理研究

對(duì)于越來(lái)越受到關(guān)注的綠色建材--陶?；炷恋臎_擊力學(xué)性能，特別是凍融循環(huán)后的沖擊力學(xué)響應(yīng)及其破壞規(guī)律研究將對(duì)材料的性能改進(jìn)、健康安全使用提供技術(shù)支撐。本項(xiàng)目開(kāi)展了不同體積陶粒含量的混凝土在不同凍融循環(huán)次數(shù)和不同應(yīng)變率下的壓縮試驗(yàn)，揭示陶?；炷翛_擊載荷下的損傷破壞規(guī)律。主要內(nèi)容包括：(1)采用超聲波技術(shù)測(cè)定陶?；炷恋膹椥阅Ａ孔兓?guī)律；（2）劈拉試驗(yàn)測(cè)定材料的拉伸強(qiáng)度(撰寫相關(guān)文章1篇)；（3）通過(guò)普通混凝土、陶?；炷良捌渖皾{試樣的動(dòng)靜態(tài)壓縮對(duì)照試驗(yàn)，研究陶粒在陶粒混凝土變形中的吸能貢獻(xiàn)(撰寫論文1篇，畢業(yè)研究生1位)；（4）對(duì)確定極寒溫度凍融循環(huán)后的試樣，進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，探究應(yīng)變率效應(yīng)和極寒環(huán)境對(duì)陶?；炷疗茐牡鸟詈嫌绊?撰寫文章1篇，畢業(yè)研究生1位)；（5）對(duì)陶粒混凝土細(xì)觀分析并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬，給出了三維細(xì)觀數(shù)值模型，較好地展現(xiàn)了陶?；炷羷?dòng)態(tài)損傷失效的全過(guò)程(撰寫文章2篇，畢業(yè)研究生1位)。模擬表明，陶?；炷恋膿p傷失效是從強(qiáng)度較弱的陶粒骨料開(kāi)始的，裂紋從陶粒區(qū)域逐漸向砂漿基體擴(kuò)展、貫通導(dǎo)致試樣整體失效；（6）給出了體積分?jǐn)?shù)、凍融循環(huán)次數(shù)和應(yīng)變率相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)型陶粒混凝土本構(gòu)關(guān)系(撰寫文章1篇，畢業(yè)研究生1位)；（7）制作了臥式SHPB束桿，并改善了應(yīng)變測(cè)量與束桿滑動(dòng)困難等一系列具體實(shí)驗(yàn)技術(shù)問(wèn)題，對(duì)混凝土類大尺寸試樣的沖擊力學(xué)響應(yīng)研究做了有益的探索，首次探尋凍融循環(huán)后陶?；炷恋膭?dòng)態(tài)力學(xué)性能，獲得了一大批寶貴的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析結(jié)果，相關(guān)試驗(yàn)裝置申請(qǐng)獲批實(shí)用新型專利3項(xiàng)，申報(bào)待批發(fā)明專利2項(xiàng)。本項(xiàng)目按照研究目標(biāo)，開(kāi)展了大量的理論分析、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬工作，揭示了極寒溫度凍融循環(huán)后陶?；炷恋臎_擊損傷破壞機(jī)理，建立了凍融循環(huán)后陶?；炷恋穆市蛽p傷經(jīng)驗(yàn)型本構(gòu)關(guān)系，對(duì)陶粒混凝土的應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。 2100433B

陶粒混凝土在極寒環(huán)境（-40~0℃）沖擊載荷下的力學(xué)行為，由于陶粒多孔性引起陶粒的吸能作用和陶粒內(nèi)孔水分結(jié)冰導(dǎo)致的膨脹力，使得其破壞機(jī)理有別于普通混凝土。本項(xiàng)目采用超聲波技術(shù)測(cè)定陶粒混凝土的彈性模量、內(nèi)稟時(shí)間；劈拉試驗(yàn)測(cè)定材料的拉伸強(qiáng)度；通過(guò)普通混凝土、陶?；炷良捌渖皾{試樣的動(dòng)靜態(tài)壓縮對(duì)照試驗(yàn)，研究陶粒在陶?；炷磷冃沃械奈茇暙I(xiàn)；對(duì)不同的含水量和極寒溫度下試樣的動(dòng)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，研究陶粒內(nèi)孔水分冰凍膨脹力對(duì)破壞的影響；對(duì)確定極寒溫度凍融循環(huán)后的試樣，進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，預(yù)估試樣內(nèi)水分向陶粒內(nèi)孔輸送后冰凍膨脹力的變化，探究應(yīng)變率效應(yīng)和極寒環(huán)境對(duì)陶?；炷疗茐牡鸟詈嫌绊懀粚?duì)陶?；炷良?xì)觀觀測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析并結(jié)合應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行數(shù)值模擬，優(yōu)化確定細(xì)觀損傷和宏觀損傷演化模型以及計(jì)及損傷的率型本構(gòu)方程中的參數(shù)；揭示極寒環(huán)境下陶粒混凝土的沖擊損傷破壞機(jī)理，建立極寒環(huán)境下陶?；炷恋穆市蛽p傷本構(gòu)關(guān)系。

一是通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，著重探討混凝土材料動(dòng)態(tài)破壞成因及其演化機(jī)理的過(guò)程，研究破壞的臨界條件，并建立表征其破壞機(jī)理的一般模型；進(jìn)而完善我們已給出的混凝土材料的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型；二是分析研究不同配筋對(duì)混凝土材料破壞形態(tài)及其破壞機(jī)理的影響，包括：配筋率、配筋間距和配筋形式等因素，建立配筋與混凝土之間的粘結(jié)-滑移關(guān)系；三是基于以上研究工作，建立強(qiáng)沖擊載荷作用下鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)響應(yīng)的理論分析模型，并在數(shù)值上予以實(shí)現(xiàn)。意義：通過(guò)本項(xiàng)目的完成，力求為工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選材提供優(yōu)化分析和安全保障。 2100433B

本項(xiàng)目以提升結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)安全的需求為背景，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬為手段，從玻璃和膠片材料層面系統(tǒng)性研究結(jié)構(gòu)玻璃的材料性能并拓展到結(jié)構(gòu)層面的玻璃結(jié)構(gòu)的沖擊破壞機(jī)理和耗能規(guī)律，提出在動(dòng)載下結(jié)構(gòu)玻璃材料的本構(gòu)和破壞特征及其數(shù)學(xué)力學(xué)表征。開(kāi)發(fā)了基于組合有限元-離散元理論、考慮夾層玻璃材料和膠合面耦合脫膠行為、分析脆性/延性復(fù)合結(jié)構(gòu)的新型數(shù)值方法及其沖擊仿真模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)值模擬，揭示玻璃結(jié)構(gòu)在剛體沖擊下的起裂、破壞過(guò)程及其發(fā)展機(jī)理，闡述不同設(shè)計(jì)參數(shù)（玻璃類型、玻璃層數(shù)、膠層厚度和類型、支撐條件、玻璃厚度比）和玻璃面板開(kāi)裂順序?qū)_擊承載力的影響，研究夾層玻璃在沖擊破壞過(guò)程中能量傳遞和耗散規(guī)律、各種破壞模態(tài)發(fā)生條件及其沖擊破壞兩大極限狀態(tài)的識(shí)別，提出玻璃結(jié)構(gòu)抗沖擊設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。推導(dǎo)玻璃結(jié)構(gòu)抗沖擊承載力模型，構(gòu)建玻璃結(jié)構(gòu)抗沖擊設(shè)計(jì)方法。