多级等幅疲劳荷载作用下RPC的疲劳累积损伤研究

论文摘要

活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC）是一种新型混凝土材料,具有超高强度、高韧性、高耐久性等特点。但目前国内外对多级等幅荷载作用下的疲劳性能、损伤演化机理和损伤模型,以及剩余寿命预测等方面的研究却非常少,鉴于此,本文在开展试验研究的基础上,对以下内容进行了研究。1.分析总结普通混凝土在多级等幅疲劳荷载作用下疲劳性能的研究方法,在此基础上明确RPC疲劳性能研究的思路,为本文工作提供总的指导原则。2.进行RPC试件的静载试验和多级等幅疲劳荷载试验,观察试件的破坏模式和宏观裂纹的发展演变情况,测量循环加载下试件变形随循环次数的发展及试件疲劳寿命随应力水平的变化。3.以材料内部组成与材料疲劳损伤响应之间的关系为基础,由断裂力学的能量释放理论出发,分析了RPC的疲劳损伤机理,对试验观察到的现象和获得的规律作出了合理的解释;在此基础上,结合疲劳试验结果,以残余应变的变化来定义损伤变量,给出了RPC的疲劳损伤演变曲线。4.利用连续介质损伤力学的方法,从理论上推导出了适合于描述RPC疲劳损伤演变规律的数学模型;通过严格的推导,将该模型推广到两级和多级等幅疲劳加载情况下,利用该模型,结合S-N曲线,可进行RPC的疲劳损伤和剩余寿命预测的计算。5.将本文模型（等效损伤法）、剩余强度衰减法、变形演变决定法计算的剩余寿命与实测值相对比,发现等效损伤法可以更好的预测RPC的剩余疲劳寿命。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 RPC产生的背景
• 1.2 RPC的配制、性能及其研究现状
• 1.2.1 RPC的材料、配制原理及技术
• 1.2.2 RPC的物理力学性能
• 1.2.3 国内外RPC的研究及应用现状
• 1.2.4 RPC的优点和目前研究存在的不足
• 1.3 本RPC的未来发展趋势
• 1.4 本课题研究的意义与内容
• 1.4.1 本课题研究的意义
• 1.4.2 本课题研究的内容
• 第二章 混凝土类材料的疲劳损伤性能
• 2.1 引言
• 2.2 混凝土的疲劳损伤机理
• 2.3 混凝土疲劳性能的研究现状
• 2.3.1 混凝土疲劳的研究现状
• 2.3.2 混凝土疲劳损伤累积理论
• 2.4 混凝土疲劳破坏的形式与过程
• 2.5 疲劳荷载与荷载谱
• 2.6 本章小结
• 第三章 RPC的疲劳试验及结果分析
• 3.1 试验概况
• 3.1.1 试件基本情况
• 3.1.2 试件样本数量的确定
• 3.1.3 原材料的选取
• 3.1.4 试验方法及试验设备
• 3.1.5 试件的加工
• 3.2 疲劳试验
• 3.2.1 静载试验
• 3.2.2 试验观测内容
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 RPC静载试验结果分析
• 3.3.2 RPC试件受压破坏过程分析
• 3.3.3 RPC的疲劳寿命
• 3.3.4 疲劳荷载作用下 RPC的变形
• 3.3.5 RPC疲劳损伤三阶段发展规律
• 3.3.6 RPC疲劳方程形式的选取
• 3.3.7 RPC的S-N曲线
• 3.4 本章小结
• 第四章 多级加载下RPC的疲劳损伤研究
• 4.1 引言
• 4.2 RPC的微观组成
• 4.3 RPC的疲劳损伤机理
• 4.4 RPC的疲劳损伤曲线
• 4.4.1 损伤的定义
• 4.4.2 特征量的确定
• 4.4.3 疲劳损伤曲线
• 4.5 本章小结
• 第五章 RPC的多级疲劳损伤累积模型
• 5.1 引言
• 5.2 连续介质损伤力学的基本概念
• 5.2.1 损伤力学的发展史
• 5.2.2 损伤力学的基本特点
• 5.2.3 损伤变量
• 5.3 不可逆的热力学基本理论
• 5.3.1 热力学第一、第二定律
• 5.3.2 状态空间、内部状态空间变量和热力学势
• 5.3.3 耗散势
• 5.4 RPC的疲劳演化方程
• 5.4.1 疲劳损伤演化方程的推导
• 5.4.2 疲劳损伤演化方程中参数的确定
• 5.5 基于等效损伤准则的多级疲劳损伤累积模型
• 5.6 本章小结
• 第六章 RPC的剩余寿命预测
• 6.1 引言
• 6.2 利用本文模型进行 RPC的剩余寿命预测
• 6.3 常见的其他混凝土剩余寿命预测方法
• 6.3.1 基于剩余强度衰减的混凝土剩余疲劳寿命估算方法
• 6.3.2 变形演变决定法
• 6.4 三种剩余寿命预测方法的试验验证
• 6.4.1 基于剩余强度衰减的混凝土剩余疲劳寿命估算方法
• 6.4.2 变形演变决定法
• 6.4.3 本文模型
• 6.5 三种模型的比较与评价
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文主要研究结论
• 7.2 对后续工作的展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集