復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)模型的瀝青混凝土彈性模量預(yù)測(cè)

應(yīng)用復(fù)合材料力學(xué)理論和有孔介質(zhì)力學(xué)(poromechanics)理論建立了一個(gè)描述硬化硅酸鹽水泥漿體彈性模量的細(xì)觀力學(xué)模型,將硬化水泥漿體從不同尺度上劃分為4個(gè)層次,即c-s-h凝膠、水泥水化產(chǎn)物、水泥漿體骨架和水泥漿體,分別應(yīng)用不同的細(xì)觀力學(xué)模型予以描述:將c-s-h視為飽和的有孔介質(zhì);應(yīng)用mori-tanaka模型描述水泥水化產(chǎn)物的彈性性質(zhì);應(yīng)用三相模型(three-phasemodel)模擬水泥漿體骨架的有效彈性模量;最后,再次應(yīng)用mori-tanaka模型和有孔介質(zhì)理論,計(jì)算水泥漿體的排水和不排水彈性模量(drainedandundrainedelasticmoduli)。該模型所需要的參數(shù)為水泥漿體各個(gè)組成部分的自身彈性性質(zhì),使用方便。通過(guò)預(yù)測(cè)文獻(xiàn)中的實(shí)測(cè)結(jié)果,證明了該模型的有效性。

混凝土彈性模量及設(shè)計(jì)強(qiáng)度

混凝土彈性模量測(cè)試

混凝土彈性模量測(cè)試 (2)

運(yùn)用復(fù)合法則計(jì)算蜂窩板復(fù)合材料的等價(jià)彈性模量,并把此值與有限元法的分析數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,指出在運(yùn)用復(fù)合法則計(jì)算等價(jià)彈性模量時(shí),由于未考慮到蜂窩芯板與面板間的位移連續(xù)性條件,其誤差將很大;提出了滿足蜂窩芯板與面板間的位移連續(xù)性條件下的等價(jià)彈性模量理論分析的新的計(jì)算方法,并且通過(guò)與有限元法的數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行比較,確認(rèn)其有效性.

介紹了粗骨料材質(zhì)對(duì)混凝土彈性模量的影響,實(shí)驗(yàn)選擇三大類(lèi)四種常用粗骨料,分別測(cè)定材質(zhì)硬度、彈性模量以及骨料的壓碎值等參數(shù);制作混凝土彈性模量試件測(cè)定其彈性模量;掌握了骨料材質(zhì)對(duì)混凝土彈性模量的影響規(guī)律,為實(shí)際工程提供參考依據(jù)。

利用聚合物基復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)理論來(lái)預(yù)測(cè)石墨復(fù)合材料的有效電導(dǎo)率模型.基于細(xì)觀力學(xué)對(duì)h-s模型和自洽(sc)模型進(jìn)行了分析.修正自洽(msc)模型是建立在考慮扁平夾雜eshelby張量的自治理論和滲流理論的基礎(chǔ)上的.比較各種模型的適用條件,msc模型最終選定預(yù)測(cè)石墨復(fù)合材料的有效電導(dǎo)率.體系關(guān)鍵指數(shù)依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定.結(jié)果表明,預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為接近,msc模型可以用來(lái)較好地預(yù)測(cè)石墨復(fù)合材料的有效電導(dǎo)率.該修正模型將能夠提供較為可靠的指導(dǎo)方案用于石墨復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化.

提出了一種用于預(yù)測(cè)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料有效彈性模量的多步法.將基體與部分顆粒均質(zhì)化為一種混合物,計(jì)算得到其力學(xué)性能后再當(dāng)成新的基體,如此反復(fù),直到計(jì)算出復(fù)合材料的有效模量.利用四種多步法計(jì)算了不同填充分?jǐn)?shù)和不同模量比復(fù)合材料的有效彈性模量,并與全尺寸有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比.結(jié)果顯示,低體積分?jǐn)?shù)下多步法結(jié)果與有限元模型計(jì)算結(jié)果誤差較小,并隨著體積分?jǐn)?shù)的提高而增大,其中fem-fem法精度最高.有限元多步法可有效解決因復(fù)合材料填充比高、顆粒尺寸相差大而造成的計(jì)算模型過(guò)大等困難,可在一定精度要求下代替全尺寸有限元預(yù)測(cè)復(fù)合材料有效性能.

通過(guò)試驗(yàn)研究和分析了粗骨料粒徑、砂率、水膠比對(duì)普通混凝土彈性模量的影響,為得到普通混凝土的彈性模量最佳值,在滿足混凝土拌合物的和易性、工作性的要求下,可盡可能地選擇使用粒徑大的碎石,較低的混凝土砂率和水膠比。

為了預(yù)測(cè)復(fù)合鹽侵蝕后混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量,在分析bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的基礎(chǔ)上,提出用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量變化率與復(fù)合鹽溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、侵蝕時(shí)間之間關(guān)系的方法。根據(jù)侵蝕試驗(yàn)的實(shí)際工況,分別建立了三維輸入向量,一維輸出向量的bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過(guò)39組試驗(yàn),驗(yàn)證了模型的可靠性與精確性。結(jié)果表明:實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果相吻合,并且平均誤差百分比為2.08%,該bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能較準(zhǔn)確地快速預(yù)測(cè)侵蝕后混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量變化率。

在cetrumt-2型試驗(yàn)機(jī)及l(fā)kdm-2000輪廓摩擦磨損儀上考察了氧化物顆粒填充pa1010復(fù)合材料的靜態(tài)蠕變特性與松馳特性,并從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā),建立了一種新型的粘彈性力學(xué)模型.理論計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明該模型能較好地反應(yīng)顆粒增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的粘彈性質(zhì).

彈性模量是混凝土的一個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo),直接影響結(jié)構(gòu)的靜力、動(dòng)力力學(xué)響應(yīng)。為了研究酸雨環(huán)境下混凝土彈性模量的劣化規(guī)律,應(yīng)用復(fù)合材料細(xì)觀損傷力學(xué)彈性模量理論模型,計(jì)算了受腐蝕混凝土靜力抗壓彈性模量,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕方法模擬3種酸度的酸雨環(huán)境(ph值為1.5、2.5和3.5),測(cè)試不同腐蝕環(huán)境下c40混凝土的靜力抗壓彈性模量。理論模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。研究表明:相對(duì)于未腐蝕混凝土,受酸雨侵蝕混凝土內(nèi)部等效孔洞的體積含量變化是導(dǎo)致力學(xué)性能劣化的一個(gè)重要原因;以彈性模量變化d作為損傷指標(biāo)以描述不同腐蝕程度混凝土的劣化規(guī)律,對(duì)于不同酸度侵蝕液腐蝕的混凝土,在腐蝕初期d波動(dòng)較大,而后隨著侵蝕時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大,酸度愈大,d變化愈顯著,規(guī)律性愈強(qiáng)。

為了研究纖維瀝青混凝土的本構(gòu)模型,將其視為以瀝青混合料為粘彈性基體,纖維為彈性?shī)A雜的兩相復(fù)合材料。對(duì)基于復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)理論建立的有效模量表達(dá)式進(jìn)行了修正,提出了纖維瀝青混凝土的割線有效松弛模量。以聚酯纖維瀝青混凝土為例進(jìn)行了有效松弛模量的解析分析和模擬蠕變實(shí)驗(yàn)的有限元分析,分析結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較表明,該文提出的割線有效松弛模量模型對(duì)于纖維瀝青混凝土粘彈性力學(xué)行為具有很好的預(yù)測(cè)能力。應(yīng)用該模型對(duì)路面彎沉變形進(jìn)行了有限元分析,結(jié)果表明:纖維的加入有效的改善了瀝青混凝土路面的粘彈性性能。

兩側(cè)平均兩側(cè)平均單值組值 1218.454.15 1225.654.47 1200.8053.37 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 1216.654.07 1230.954.71 1227.754.56 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 3808 8015 54.0 混凝土標(biāo)養(yǎng)彈膜 破壞荷 載f(kn) 控制荷 載fa （kn） 千分 表號(hào) f0時(shí)變形讀數(shù)ε0 （×10-3mm） fa時(shí)變形讀數(shù)εa （×10-3mm） 兩側(cè)變形平 均值△n（× 10-3mm） 彈性模量試驗(yàn)前 、后軸心抗壓強(qiáng) 度f(wàn)′cp（mpa） 1204.4

通過(guò)對(duì)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中增強(qiáng)顆粒長(zhǎng)徑的統(tǒng)計(jì)分析，推導(dǎo)出顆粒長(zhǎng)徑比與其所占體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系，并將其納入到復(fù)合材料有效彈性模量的計(jì)算公式中。測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)修正后的預(yù)報(bào)公式具有較高的精度。

以sicp/6066al復(fù)合材料為例,計(jì)算和分析了界面性能參數(shù)(界面/基體模量比、界面泊松比和界面體積含量)及細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)(顆粒形狀、排列方式和尺寸變化方式)對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料彈性模量的影響.結(jié)果表明:組分性能與界面性能對(duì)復(fù)合材料的彈性模量影響顯著,細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響不明顯,在工程應(yīng)用中可以忽略細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響.在保證復(fù)合材料延伸率的前提下,最有效增加復(fù)合材料彈性模量的途徑是改善復(fù)合材料的界面結(jié)合情況.當(dāng)界面模量為基體模量的20%~30%時(shí)即可獲得滿意的增強(qiáng)效果.

用細(xì)觀力學(xué)的方法對(duì)陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料進(jìn)行研究,把材料簡(jiǎn)化為三相模型,陶瓷粒子和基體殼簡(jiǎn)化為橢球形二相胞元,用mori-tanaka法建立二相胞元的剛度預(yù)報(bào)模型。結(jié)果表明,二相胞元為橫觀各向同性,具有5個(gè)獨(dú)立的彈性常數(shù)。據(jù)二相胞元方位的隨機(jī)性,由應(yīng)力應(yīng)變換軸公式和物理方程確定復(fù)合材料的平均應(yīng)變,進(jìn)而得到復(fù)合材料的等效彈性模量和等效泊松比以及等效剛度模量的理論計(jì)算公式,并通過(guò)對(duì)所建模型的分析,確定各參量與陶瓷顆粒含量之間的關(guān)系。

塑性混凝土彈性模量的計(jì)算方法

粉煤灰高性能混凝土彈性模量的試驗(yàn)研究——在現(xiàn)有混凝土彈性模量測(cè)試方法的基礎(chǔ)上提出了測(cè)試混凝土試件受壓變形的新方法，試驗(yàn)表明了該方法的可行性。并采用該方法對(duì)粉煤灰混凝土的彈性模量進(jìn)行了測(cè)試，考察了不同等級(jí)的粉煤灰以不同的摻量混合摻入混凝土中對(duì)彈...

混凝土彈性模量測(cè)試方法的探討

結(jié)論 記錄人 試驗(yàn)日期 儀器編號(hào)1#、46#技術(shù)負(fù)責(zé)人 20℃、60% 駐馬店市衡達(dá)公路測(cè) 中建股份漢江三橋項(xiàng)目經(jīng)理部工地試驗(yàn)室 工程名稱 委托單位中建股份襄樊漢江三橋項(xiàng)目經(jīng)理部 結(jié)構(gòu)物名稱塔柱、橫梁，灘橋箱梁，匝道橋箱梁、 試驗(yàn)單位 2010-phb026試驗(yàn)規(guī)程jtge 混凝土靜力抗壓彈性模量試驗(yàn)報(bào)告 委托單編號(hào) 試驗(yàn)人 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)gb5008 襄樊市內(nèi)環(huán)線漢江三橋工程報(bào)告編號(hào)zj/hj2010-phb026 2010 取樣部位 試驗(yàn)結(jié)果 2010-10-12報(bào)告日期 試驗(yàn)環(huán)境 配合比試拌混凝土 公路測(cè)試科研咨詢有限公司 中建股份漢江三橋項(xiàng)目經(jīng)理部工地試驗(yàn)室 jtge30-2005 告 b50081-2002-t 試表6 hb026 2010-10-12

瀝青混合料是一種由瀝青砂漿和粗骨料組成的復(fù)合材料,采用細(xì)觀力學(xué)方法可以有效的預(yù)測(cè)瀝青混合料低溫模量,本文應(yīng)用廣義自洽模型,用來(lái)預(yù)測(cè)瀝青混合料在-20℃和-35℃下的低溫模量,并與m-t法進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)基質(zhì)瀝青混合料的低溫模量低于sbs改性瀝青的低溫模量,并提出對(duì)內(nèi)蒙新京高速公路臨河至白疙瘩段的中面層材料由原來(lái)設(shè)計(jì)的sbs改性瀝青改為基質(zhì)瀝青,順利通過(guò)了工程驗(yàn)收。