界面是鋼纖維增強混凝土的重要組成部分。大部分情況下鋼纖維增強混凝土的破壞首先表現(xiàn)為界面粘結性能失效。在實際工程應用中,常見混凝土結構在動荷載作用下嚴重破壞,因而分析動荷載作用下界面物理力學性質變化對混凝土單絲拉拔性能的影響具有重要的研究價值。目前,對鋼纖維增強混凝土動態(tài)力學性能的研究較多,但具體到動荷載作用下鋼纖維混凝土內部各相材料對其整體動態(tài)力學性能影響的研究則相對較少,而且由于界面尺寸非常微小,在動荷載作用下分析界面的具體情況難度很大,在動力學領域關于鋼纖維與混凝土基體間的界面研究還不夠深入。本文從材料細觀非均勻性的角度出發(fā),考慮鋼纖維、混凝土基體及界面三相材料的力學性質,利用RFPA~(2D)(Realistic Failure Process Analysis)-Dynamic動態(tài)分析軟件建立了動荷載作用下鋼纖維增強混凝土單絲拉拔數值分析模型。通過改變模型中界面的物理力學性質,得到了動荷載作用下鋼纖維增強混凝土試樣單絲拉拔過程中的軸向荷載-位移全過程曲線,分析了界面剪應力分布,從聲發(fā)射角度研究了在動荷載作用下試樣的損傷破壞形式和能量耗散特性,實現(xiàn)了動荷載作用下不同單絲拉拔試樣動態(tài)損傷全過程。本文主要研究內容如下:(1)建立了動荷載作用下不同埋置深度的鋼纖維增強混凝土單絲拉拔模型,研究了動荷載作用下埋置深度的變化對鋼纖維增強混凝土單絲拉拔性能的影響。結果表明,在動荷載作用下,不同埋深試樣的拉拔破壞形式出現(xiàn)較大差異,界面脫粘破壞程度顯著不同,埋深越大,試樣界面單元損傷破壞減少,試樣殘余承載力較高,試樣抵抗動荷載的能力增強。(2)建立了動荷載作用下不同界面彈性模量的鋼纖維增強混凝土單絲拉拔模型,研究了動荷載作用下界面彈性模量的變化對單絲拉拔試樣力學性能的影響。結果表明,不同界面彈性模量的試樣在同一動荷載加載周期內基體損傷量有所差異。界面彈性模量增大,動荷載作用下鋼纖維增強混凝土拉拔試樣的破壞模式由強度破壞(鋼纖維未拔出)轉變?yōu)榻缑嫱耆撜称茐?鋼纖維拔出破壞)。(3)建立了動荷載作用下不同界面均質度的鋼纖維增強混凝土單絲拉拔模型,研究了動荷載作用下界面均勻性變化對鋼纖維混凝土單絲拉拔性能的影響。結果表明,界面均質度增大,即界面均勻性增加,試樣在更短的時間內損傷破壞,材料脆性增加,且達到破壞時所需能量減少,試樣的能量耗散能力降低。
【學位單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

廣州大學碩士學位論文纖維在混凝土基中的粘結性能的重要因素，因此，分析動荷載作用下界面性質對鋼增強混凝土動態(tài)力學性能的影響具有重要的研究價值。.2 國內外纖維與基體間界面的研究現(xiàn)狀界面在鋼纖維增強混凝土中是一個極為重要的微結構，它的性質對鋼纖維混凝土學性能有顯著的影響[19]，研究界面的相關力學性質是很有必要的，利用掃描電鏡可測到鋼纖維增強混凝土中的界面[20]，如圖 1-1。

（a）準靜態(tài)荷載拉拔試驗裝置 （b）動荷載拉拔試驗裝置圖 1-2 拉拔試驗裝置[43]Fig.1-2 pull-out test equipment[43]相較于動荷載，更多學者在靜力學領域對鋼纖維增強混凝土進行了單絲拉拔試驗得了一定的成果。籍曉凱[44]等學者通過單纖維拉拔試驗研究了不同鋼纖維類型對界結強度的影響。趙麗軍[45]等學者通過單纖維拉伸試驗得到了異形鋼纖維隨基體強度的最大拉拔荷載。程俊[46]等學者對鋼纖維增強混凝土進行了靜態(tài)荷載下的單纖維拉驗，研究了鋼纖維摻量對試樣粘結性能的影響。在動力學領域，BanthiaN[43]等學者了鋼纖維增強水泥基復合材料在沖擊荷載下的單纖維拉拔試驗，得到了纖維與基體粘結滑移響應；Xu M[47]等學者通過動荷載作用下的單纖維拉拔試驗研究了不同高鋼纖維類型和纖維埋入角度在超高性能混凝土中的單纖維拉拔性能。由于實驗設備驗結果處理技術等的局限性，進行動荷載作用下的單絲拉拔試驗難度更大，相關研少。.2.3 數值模擬試驗

驗設備、實驗周期和對界面這種極小尺寸的材料研究難度較大等因素很大程度上限制了單絲拉拔實驗取得有效結果，通過現(xiàn)有的實驗設備難以捕捉到界面上的具體信息。而計算機技術的飛速發(fā)展，為利用數值模擬試驗方法研究鋼纖維與混凝土基間的界面力學性能提供了可能，是物理試驗方法的重要補充。隨著計算機技術的不斷創(chuàng)新和完善，國內外許多學者通過數值模擬方法對靜態(tài)荷載下的單纖維拉拔試驗進行了模擬并得到了大量有意義的成果。魏忠林[48]等人應用ANSYS 大型通用有限元軟件對鋼纖維混凝土的粘結滑移進行了數值模擬。Caimmi F[49通過 ABAQUS 有限元軟件研究了接觸滑動對纖維側摩阻力的影響。涂小青[50]利用 RFPA有限元分析軟件分析了界面力學性質在單絲拉拔過程中的影響。Breitenbücher[51]等學者對鋼纖維混凝土單絲拉拔試驗進行數值模擬研究了纖維類型、纖維埋置角度及混凝土強度對拉拔性能的影響。王家赫[52]等學者通過鋼絲與混凝土的單絲拉拔試驗的數值模擬研究了錨固長度、傾斜角等因素對鋼絲拉拔行為和最大拉拔荷載的影響。楊奕[53]等學者通過位移控制加載進行了鋼筋混凝土的單筋拉拔試驗，同時利用 RFPA 有限元軟件對試驗進行模擬，研究了粘結長度的變化對單筋拔出性能的影響。

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本文編號：2832839