结合面动力参数的识别及其对混凝土阻尼影响的研究

论文摘要

混凝土从细观层次分析,可以看成是由粗骨料、水泥砂浆和它们之间的结合面组成的三相非均质体。本文采用实验模态分析方法和有限元法对混凝土各相材料的动力特性进行分析,并重点对结合面动力参数的识别及其对混凝土阻尼影响进行了研究。本文模拟混凝土材料的细观结构,分别制作粗骨料、混凝土湿筛砂浆和结合面小型梁试件,采用模态测试方法分别获得粗骨料试件、硬化水泥砂浆试件和砂浆粘结粗骨料的结合面试件的动力性能参数,如固有频率、阻尼比及传递函数等。采用结构动力学和模态分析方法,从理论上推导出组合结构的传递函数矩阵,进而识别出结合面的阻尼值。最后,分析了混凝土粗骨料界面的细观特性,预测了混凝土阻尼与结合面参数的关系。通过上述工作,主要得出以下结论:①本文提出的结合面动力参数测试的实验方法是可行性的;②粗骨料试件、硬化水泥砂浆试件及砂浆粘结粗骨料的结合面试件,在响应频率相近的情况下,试件的阻尼比均随抗压强度增加而下降,抗压强度是影响阻尼比的主要参数之一;③随响应频率的增大,所测混凝土各相材料的阻尼比值均有减小的趋势;④本文推导的梁式组合结构传递函数矩阵可用于参数识别与阻尼性能预测;⑤可根据本文提出的方法识别出结合面阻尼系数值等参数;⑥增加结合面阻尼值和降低结合面的强度,均能使整体结构获得较高的阻尼比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 混凝土阻尼的研究意义
• 1.2 混凝土阻尼的研究现状
• 1.3 混凝土细观结构研究现状
• 1.3.1 混凝土细观结构试验研究
• 1.3.2 混凝土细观结构数值模拟研究
• 1.4 结合面参数识别研究进展
• 1.5 本文的研究思路与内容
• 1.6 本文的主要工作和创新之处
• 1.7 本章小结
• 第2章 混凝土动力特性研究的理论基础
• 2.1 概述
• 2.2 实验模态分析技术
• 2.3 有限元方法在结构动态分析中的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 混凝土各相材料的动力性能测试
• 3.1 实验方法及模态测试装置
• 3.2 粗骨料试件动力性能测试
• 3.3 水泥砂浆试件动力性能测试
• 3.4 结合面试件动力性能测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 结合面动力参数的识别
• 4.1 无阻尼梁组合结构传递函数矩阵的理论推导
• 4.2 含转角变量与不含转角变量的传递函数的关系
• 4.3 不含转角变量的无阻尼梁组合结构传递函数算例验证
• 4.4 有阻尼梁组合结构传递函数矩阵的分析
• 4.5 中间子结构的传递函数识别验算
• 4.6 结合面模态参数识别
• 4.7 本章小结
• 第5章 混凝土阻尼特性的预测
• 5.1 混凝土阻尼比预测
• 5.1.1 计算模型
• 5.1.2 结合面阻尼对整体结构阻尼比的影响分析
• 5.1.3 结合面弹性模量对整体结构阻尼比的影响分析
• 5.1.4 结合面密度对整体结构阻尼比的影响分析
• 5.2 混凝土界面因素与阻尼比关系的机理分析
• 5.2.1 混凝土界面过渡区状态
• 5.2.2 骨料表面特征的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文