復合材料細觀力學模型的瀝青混凝土彈性模量預測

應用復合材料力學理論和有孔介質力學(poromechanics)理論建立了一個描述硬化硅酸鹽水泥漿體彈性模量的細觀力學模型,將硬化水泥漿體從不同尺度上劃分為4個層次,即c-s-h凝膠、水泥水化產物、水泥漿體骨架和水泥漿體,分別應用不同的細觀力學模型予以描述:將c-s-h視為飽和的有孔介質;應用mori-tanaka模型描述水泥水化產物的彈性性質;應用三相模型(three-phasemodel)模擬水泥漿體骨架的有效彈性模量;最后,再次應用mori-tanaka模型和有孔介質理論,計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)為水泥漿體各個組成部分的自身彈性性質,使用方便。通過預測文獻中的實測結果,證明了該模型的有效性。

混凝土彈性模量及設計強度

混凝土彈性模量測試

混凝土彈性模量測試 (2)

運用復合法則計算蜂窩板復合材料的等價彈性模量,并把此值與有限元法的分析數(shù)值計算結果進行比較,指出在運用復合法則計算等價彈性模量時,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)性條件下的等價彈性模量理論分析的新的計算方法,并且通過與有限元法的數(shù)值分析結果進行比較,確認其有效性.

介紹了粗骨料材質對混凝土彈性模量的影響,實驗選擇三大類四種常用粗骨料,分別測定材質硬度、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定其彈性模量;掌握了骨料材質對混凝土彈性模量的影響規(guī)律,為實際工程提供參考依據(jù)。

利用聚合物基復合材料的細觀力學理論來預測石墨復合材料的有效電導率模型.基于細觀力學對h-s模型和自洽(sc)模型進行了分析.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上的.比較各種模型的適用條件,msc模型最終選定預測石墨復合材料的有效電導率.體系關鍵指數(shù)依據(jù)實驗結果確定.結果表明,預測結果與試驗結果較為接近,msc模型可以用來較好地預測石墨復合材料的有效電導率.該修正模型將能夠提供較為可靠的指導方案用于石墨復合材料的設計和優(yōu)化.

提出了一種用于預測顆粒增強復合材料有效彈性模量的多步法.將基體與部分顆粒均質化為一種混合物,計算得到其力學性能后再當成新的基體,如此反復,直到計算出復合材料的有效模量.利用四種多步法計算了不同填充分數(shù)和不同模量比復合材料的有效彈性模量,并與全尺寸有限元計算結果進行了對比.結果顯示,低體積分數(shù)下多步法結果與有限元模型計算結果誤差較小,并隨著體積分數(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合材料填充比高、顆粒尺寸相差大而造成的計算模型過大等困難,可在一定精度要求下代替全尺寸有限元預測復合材料有效性能.

通過試驗研究和分析了粗骨料粒徑、砂率、水膠比對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。

為了預測復合鹽侵蝕后混凝土的相對動彈性模量,在分析bp神經網(wǎng)絡原理的基礎上,提出用bp神經網(wǎng)絡模擬混凝土相對動彈性模量變化率與復合鹽溶液質量分數(shù)、侵蝕時間之間關系的方法。根據(jù)侵蝕試驗的實際工況,分別建立了三維輸入向量,一維輸出向量的bp神經網(wǎng)絡模型,通過39組試驗,驗證了模型的可靠性與精確性。結果表明:實測結果與預測結果相吻合,并且平均誤差百分比為2.08%,該bp神經網(wǎng)絡模型能較準確地快速預測侵蝕后混凝土的相對動彈性模量變化率。

在cetrumt-2型試驗機及l(fā)kdm-2000輪廓摩擦磨損儀上考察了氧化物顆粒填充pa1010復合材料的靜態(tài)蠕變特性與松馳特性,并從實驗結果出發(fā),建立了一種新型的粘彈性力學模型.理論計算結果及實驗事實表明該模型能較好地反應顆粒增強聚合物復合材料的粘彈性質.

彈性模量是混凝土的一個重要力學性能指標,直接影響結構的靜力、動力力學響應。為了研究酸雨環(huán)境下混凝土彈性模量的劣化規(guī)律,應用復合材料細觀損傷力學彈性模量理論模型,計算了受腐蝕混凝土靜力抗壓彈性模量,并通過實驗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。理論模型的計算結果與試驗數(shù)據(jù)吻合較好。研究表明:相對于未腐蝕混凝土,受酸雨侵蝕混凝土內部等效孔洞的體積含量變化是導致力學性能劣化的一個重要原因;以彈性模量變化d作為損傷指標以描述不同腐蝕程度混凝土的劣化規(guī)律,對于不同酸度侵蝕液腐蝕的混凝土,在腐蝕初期d波動較大,而后隨著侵蝕時間的延長逐漸增大,酸度愈大,d變化愈顯著,規(guī)律性愈強。

為了研究纖維瀝青混凝土的本構模型,將其視為以瀝青混合料為粘彈性基體,纖維為彈性夾雜的兩相復合材料。對基于復合材料細觀力學理論建立的有效模量表達式進行了修正,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行了有效松弛模量的解析分析和模擬蠕變實驗的有限元分析,分析結果與試驗數(shù)據(jù)的比較表明,該文提出的割線有效松弛模量模型對于纖維瀝青混凝土粘彈性力學行為具有很好的預測能力。應用該模型對路面彎沉變形進行了有限元分析,結果表明:纖維的加入有效的改善了瀝青混凝土路面的粘彈性性能。

兩側平均兩側平均單值組值 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 混凝土標養(yǎng)彈膜 破壞荷 載f(kn) 控制荷 載fa （kn） 千分 表號 f0時變形讀數(shù)ε0 （×10-3mm） fa時變形讀數(shù)εa （×10-3mm） 兩側變形平 均值△n（× 10-3mm） 彈性模量試驗前 、后軸心抗壓強 度f′cp（mpa） 1204.4

通過對顆粒增強復合材料中增強顆粒長徑的統(tǒng)計分析，推導出顆粒長徑比與其所占體積分數(shù)的關系，并將其納入到復合材料有效彈性模量的計算公式中。測試結果表明，經修正后的預報公式具有較高的精度。

以sicp/6066al復合材料為例,計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)及細觀結構參數(shù)(顆粒形狀、排列方式和尺寸變化方式)對顆粒增強鋁基復合材料彈性模量的影響.結果表明:組分性能與界面性能對復合材料的彈性模量影響顯著,細觀結構的影響不明顯,在工程應用中可以忽略細觀結構的影響.在保證復合材料延伸率的前提下,最有效增加復合材料彈性模量的途徑是改善復合材料的界面結合情況.當界面模量為基體模量的20%~30%時即可獲得滿意的增強效果.

用細觀力學的方法對陶瓷顆粒增強金屬基復合材料進行研究,把材料簡化為三相模型,陶瓷粒子和基體殼簡化為橢球形二相胞元,用mori-tanaka法建立二相胞元的剛度預報模型。結果表明,二相胞元為橫觀各向同性,具有5個獨立的彈性常數(shù)。據(jù)二相胞元方位的隨機性,由應力應變換軸公式和物理方程確定復合材料的平均應變,進而得到復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算公式,并通過對所建模型的分析,確定各參量與陶瓷顆粒含量之間的關系。

塑性混凝土彈性模量的計算方法

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

混凝土彈性模量測試方法的探討

結論 記錄人 試驗日期 儀器編號1#、46#技術負責人 20℃、60% 駐馬店市衡達公路測 中建股份漢江三橋項目經理部工地試驗室 工程名稱 委托單位中建股份襄樊漢江三橋項目經理部 結構物名稱塔柱、橫梁，灘橋箱梁，匝道橋箱梁、 試驗單位 2010-phb026試驗規(guī)程jtge 混凝土靜力抗壓彈性模量試驗報告 委托單編號 試驗人 評定標準gb5008 襄樊市內環(huán)線漢江三橋工程報告編號zj/hj2010-phb026 2010 取樣部位 試驗結果 2010-10-12報告日期 試驗環(huán)境 配合比試拌混凝土 公路測試科研咨詢有限公司 中建股份漢江三橋項目經理部工地試驗室 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合材料,采用細觀力學方法可以有效的預測瀝青混合料低溫模量,本文應用廣義自洽模型,用來預測瀝青混合料在-20℃和-35℃下的低溫模量,并與m-t法進行對比。研究發(fā)現(xiàn)基質瀝青混合料的低溫模量低于sbs改性瀝青的低溫模量,并提出對內蒙新京高速公路臨河至白疙瘩段的中面層材料由原來設計的sbs改性瀝青改為基質瀝青,順利通過了工程驗收。