本文選題：混凝土　切入點：靜、動態(tài)力學(xué)特性　出處：《北京工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：混凝土結(jié)構(gòu)是工程建設(shè)中應(yīng)用極為廣泛的一類結(jié)構(gòu)，其中混凝土材料是主要的組成部分，因此混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與工作性能與之密切關(guān)聯(lián)�；炷敛牧系奈锢砹W(xué)特性相對于鋼材而言更為復(fù)雜，迄今仍然有許多問題懸而未決，故而是混凝土結(jié)構(gòu)研究的重中之重。 混凝土是一種典型的復(fù)合材料，其物理及力學(xué)特性取決于兩種主要組成材料，即粗骨料和硬化水泥砂漿的成分、性質(zhì)、配比以及兩者間的粘結(jié)作用。換句話說，需要從其微/細(xì)觀角度來把握混凝土材料的宏觀物理力學(xué)性質(zhì)。本文工作就是從細(xì)觀角度出發(fā)，研究混凝土靜、動態(tài)力學(xué)特性，以及混凝土中氯離子擴散誘發(fā)應(yīng)力銹蝕的物理行為。主要內(nèi)容簡要概括如下： 一、細(xì)觀單元等效化方法及其應(yīng)用。 本質(zhì)上來說，混凝土宏觀非線性力學(xué)行為及尺寸效應(yīng)源于其細(xì)觀非均質(zhì)性。鑒于此，為反映混凝土材料非均質(zhì)性的這個本質(zhì)特征，本文依據(jù)概率統(tǒng)計學(xué)理論，以單元材料彈性模量的變異系數(shù)作為材料非均勻性量度指標(biāo)，提出了一種具有高計算效率的細(xì)觀單元等效化分析模型與方法。 對細(xì)觀單元等效化模型與方法中的兩個核心問題，即網(wǎng)格劃分的單元尺寸以及細(xì)觀單元力學(xué)行為的等效化問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并在此基礎(chǔ)上開展了混凝土破壞過程及宏觀力學(xué)特性的數(shù)值模擬研究。具體的工作如下： 1.基于概率統(tǒng)計理論，在Weibull分布假定下，對混凝土細(xì)觀單元等效彈性模量的隨機特性進(jìn)行了概率統(tǒng)計分析，研究了細(xì)觀單元彈性模量的分布規(guī)律，提出了混凝土材料特征單元尺度的概念，并據(jù)此建立了混凝土材料細(xì)觀單元網(wǎng)格尺寸確定方法。 2.基于復(fù)合材料等效化及均勻化理論對“骨料/砂漿”、“混凝土基質(zhì)/初始缺陷”、“混凝土基質(zhì)/孔隙水”以及“骨料/砂漿/界面”四種細(xì)觀單元組成形式下單元的等效靜態(tài)本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了理論推導(dǎo)與分析；考慮到細(xì)觀組分率效應(yīng)的影響，進(jìn)一步建立了混凝土細(xì)觀單元的等效動態(tài)本構(gòu)關(guān)系；通過相關(guān)試驗數(shù)據(jù)驗證了細(xì)觀單元等效本構(gòu)關(guān)系的有效性。此外，初步探討了復(fù)雜多軸加載條件下細(xì)觀單元強度準(zhǔn)則的選取問題。 3.基于提出的細(xì)觀單元等效化方法，研究了單軸拉伸、壓縮以及彎拉荷載作用下混凝土試件二維及三維靜、動態(tài)破壞過程及宏觀力學(xué)性能，分析了混凝土材料靜、動態(tài)損傷破壞機理；模擬了鋼筋混凝土柱在軸向壓縮作用下的細(xì)觀損傷破壞行為，初步探討了混凝土構(gòu)件層次的尺寸效應(yīng)行為，實現(xiàn)了細(xì)觀力學(xué)方法在鋼筋混凝土構(gòu)件破壞研究中的應(yīng)用；與擴展有限元法結(jié)合，實現(xiàn)了混凝土三維靜態(tài)拉伸斷裂過程的模擬。上述研究成果表明細(xì)觀單元等效化模型及方法能很好地模擬混凝土材料及構(gòu)件的損傷破壞行為。 二、氯鹽環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力腐蝕效應(yīng)的細(xì)觀尺度方法研究。 1.考慮混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性對氯離子擴散行為的影響，提出了氯離子擴散行為模擬的細(xì)觀尺度數(shù)值研究方法；理論推導(dǎo)并獲得了飽和漿體中氯離子表觀有效擴散系數(shù)與初始孔隙率及外荷載之間的定量關(guān)系，，揭示了外荷載作用對氯離子擴散特性的影響規(guī)律；數(shù)值研究了壓縮荷載作用下氯離子在飽和混凝土中的擴散行為，探討了壓縮應(yīng)力水平對氯離子宏觀擴散特性的影響。 2.基于細(xì)觀力學(xué)模型模擬了鋼筋銹蝕膨脹引發(fā)的保護(hù)層混凝土開裂破壞行為，闡述了鋼筋均勻及非均勻銹蝕對混凝土保護(hù)層開裂破壞模式及保護(hù)層開裂時臨界銹蝕率的影響規(guī)律。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU37;TU528

【參考文獻(xiàn)】

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