论文摘要
聚丙烯纤维混凝土已在国内外得到广泛的应用,而声发射技术在混凝土领域有着良好的应用前景,但目前国内外运用此技术对聚丙烯纤维混凝土断裂性能的研究还很少,不能满足工程需要。本文引进素混凝土的双K断裂准则,考虑聚丙烯纤维混凝土的软化特性,并根据素混凝土和聚丙烯纤维混凝土的差异,修正相关参数,提出了适合于聚丙烯纤维混凝土断裂韧性的解析计算方法。用声发射技术可以反映材料内部的损伤情况,将声发射得到的断裂区定位图与混凝土梁的实际破坏图比较,可以看到二者是一致的,可见将声发射定位技术应用于断裂过程区的研究是可行的。本文通过声发射方法来确定混凝土梁的起裂荷载,从而求出其起裂断裂韧度的实测解。利用修正后的双K断裂准则和本文试验数据,计算得出了混凝土试件的断裂能、失稳断裂韧度、临界裂缝尖端张开位移等参数。通过不同λ值计算出的K IiCni ,e和声发射计算出的K IiCni,t的比较,得到每组试件的λ值,找到与材料最相近的真实软化曲线。通过标准与非标准三点弯曲梁试验,论文研究了试件尺寸、减水剂掺量、纤维体积率对聚丙烯纤维混凝土的断裂韧性及力学性能影响的变化规律。分析规律可得出:聚丙烯纤维对混凝土有较大的增韧作用,且存在一个最佳纤维掺量,即0.9kg/m3;加入减水剂,可以显著提高混凝土梁的断裂能、失稳断裂韧度、起裂断裂韧度,但临界裂缝尖端张开位移有所下降。通过对双K断裂准则的探讨得到,用本文提出的修正模型描述聚丙烯纤维混凝土的断裂是合理的,但要把双K断裂准则中的起裂韧度K IiCni用于实际工程中,还有一定困难,宜将失稳断裂韧度K IuCn作为结构性能的控制指标。论文研究成果可为聚丙烯纤维混凝土断裂机理研究、结构设计计算、结构稳定性评价及破坏预报提供参数。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 聚丙烯纤维的特点1.2 聚丙烯纤维混凝土的研究和应用概况1.2.1 聚丙烯纤维混凝土在国外的发展与应用概况1.2.2 聚丙烯纤维混凝土在国内的发展与应用概况1.3 聚丙烯纤维混凝土增强理论综述1.3.1 概述1.3.2 纤维阻裂理论1.3.3 复合材料理论1.4 纤维混凝土断裂的国内外研究状况1.5 课题意义及主要研究内容第二章 声发射技术基本理论2.1 声发射的基本性质2.1.1 声发射产生的条件2.1.2 声发射的来源2.2 声发射技术在混凝土领域的研究与应用2.2.1 声发射技术在混凝土领域的研究2.2.2 声发射技术在混凝土领域的应用2.3 声发射技术基本参数2.4 Kaiser效应和Felicity效应2.5 声发射检测仪器2.6 本章小结第三章 聚丙烯纤维混凝土三点弯曲梁断裂试验3.1 聚丙烯纤维混凝土标准三点弯曲梁试验3.1.1 试验布置3.1.2 试验现象及结果分析3.2 聚丙烯纤维混凝土非标准三点弯曲梁试验3.2.1 试验布置3.2.2 试验现象及结果分析3.3 本章小结第四章 聚丙烯纤维混凝土断裂韧度的计算方法4.1 混凝土断裂力学的国内外研究现状4.2 双K 断裂准则4.3 双K 断裂准则计算聚丙烯纤维混凝土的断裂韧度4.4 素混凝土标准三点弯曲梁双K 断裂参数的确定4.4.1 混凝土有效裂缝长度的确定ICC 计算'>4.4.2 闭合力产生的应力强度因子KICC计算ICC 的简化计算'>4.4.3 应力强度因子KICC的简化计算4.4.4 混凝土双K 断裂参数的确定4.5 聚丙烯纤维混凝土标准三点弯曲梁双K 断裂参数的确定4.5.1 聚丙烯纤维混凝土的软化曲线4.5.2 聚丙烯纤维混凝土标准三点弯曲梁双K 断裂参数4.6 聚丙烯纤维混凝土非标准三点弯曲梁双K 断裂参数的确定4.6.1 混凝土等效裂缝长度a c 的计算4.6.2 聚丙烯纤维混凝土双K 断裂参数的确定4.7 本章小结第五章 结构破坏时的声发射特性及双K 断裂准则的应用5.1 结构破坏时材料断裂损伤的累积过程5.2 断裂过程区的定位5.3 双K 断裂准则的应用5.3.1 标准三点弯曲梁的计算及结果5.3.2 非标准三点弯曲梁的计算及结果5.4 双K 断裂准则应用结果分析5.4.1 断裂能随试件尺寸及纤维体积率的变化规律5.4.2 失稳断裂韧度随试件尺寸及纤维体积率的变化规律5.4.3 起裂断裂韧度随试件尺寸及纤维体积率的变化规律5.4.4 临界裂缝尖端张开位移随试件尺寸及纤维体积率的变化规律5.4.5 试件尺寸及纤维体积率讨论5.5 关于聚丙烯纤维混凝土双K 断裂准则的应用及作用的探讨5.6 本章小结结论及研究展望参考文献致谢
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