發(fā)布時間：2018-03-13 15:33

  本文選題：普通混凝土　切入點：應力應變?nèi)�　出處：《北京交通大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：通常處在多軸應力狀態(tài)下的混凝土結(jié)構物較多,例如:鋼管混凝土、建筑物的梁柱節(jié)點、核反應堆高壓容器、海洋工程和水壩等等。混凝土的多軸強度和變形特性與單軸的差異很大,因此對混凝土的力學行為進行研究就需要做多軸加載試驗。多軸試驗的加載路徑可分為應力路徑、應變路徑和應力-應變混合路徑這三種。在已有文獻中,采用應力路徑加載的試驗較多。由于研究思想和加載設備的限制,純粹沿著應變路徑或者應力-應變混合路徑進行加載的三軸試驗較少。本文采用真三軸設備對100X 100X 100mm的立方體混凝土試塊進行了混合路徑下的真三軸試驗研究。靜態(tài)加載過程分為兩步:第一步,保持三個軸向的應力相同,施加應力到設計值p;第二步,在保持最小主應力(Z軸)恒定并且X軸應變速率與Y軸應變速率之比也恒定的條件下,單調(diào)地增加Y軸應變。p的取值有三檔,分別為10、15、20MPa;每一檔P對應的應變速率比取值有三檔或四檔,在0.25、0.5、0.75和1.0中選取,Y軸、X軸和Z軸分別是最大、中間和最小主應變軸向。主要研究工作包括以下幾個方面:(1)首先根據(jù)真三軸試驗得到的強度和體積數(shù)據(jù),分析了混凝土的強度和體積特征。結(jié)果表明:在應力-應變混合路徑加載的真三軸試驗下,混凝土的抗壓強度隨著最小主應力的增加而增大,隨加載應變速率比的增加而線性遞減,都大于單軸抗壓強度,最高可達單軸抗壓強度的3.4倍;混凝土試塊X軸向的應力、八面體正應力和剪應力都是隨最小主應力和加載應變速率比的增加而增大。與Y軸應力隨加載應變速率比的增加而遞減的規(guī)律,完全相反;混凝土試塊在只經(jīng)歷靜水壓的加載歷史時,初始剪切模量不受影響,不同組剪應力-剪應變關系曲線初始段都存在重合現(xiàn)象。峰值體積應變隨著最小主應力和應變速率比的增加而增大,體積先減小后增大,出現(xiàn)擴容現(xiàn)象;當最小主應力為10MPa時,混凝土的峰值強度和峰值體積壓應變幾乎同時出現(xiàn),并隨著最小主應力的增大,兩者出現(xiàn)的時間間隔越來越大,峰值體應變滯后。(2)根據(jù)試驗的原始數(shù)據(jù),給出了 Y和Z軸之間、X和Z軸之間應變關系曲線。觀察這些曲線發(fā)現(xiàn),在加載過程的后半部分,Z軸應變和Y軸應變之間,以及Z軸應變和X軸應變之間都近似呈線性關系,但是不同加載路徑對應不同的擬合直線斜率。結(jié)合相關的微分方程可知,當最小主應力相同,加載應變速率比不同時,可以將Z軸應變分別對X軸和Y軸應變的微分關系回歸出相同的數(shù)值,它們與破壞形態(tài)和剪切帶傾角有關。(3)重點研究了普通混凝-土在復雜真三軸加載下的破壞形態(tài)、破壞機理以及峰值點特征。在最大主應變軸向(Y軸)和中間主應變軸向(X軸)的主應力各出現(xiàn)一次峰值,前者先出現(xiàn)。當應變速率比不等于1時,最大主應變軸向(Y軸)的峰值應力也是相應應力狀態(tài)中的最大主應力。中間主應變軸向(X軸)的峰值主應力,當應變速率比是0.75時是中間主應力,當應變速率比是0.5和0.25時是最大主應力;中間主應變軸向(X軸)的峰值主應力小于最大主應變軸向(Y軸)的峰值主應力,這是由于當?shù)竭_X軸峰值應力時,材料先經(jīng)歷了含有Y軸峰值點的加載歷史,這個加載歷史使材料產(chǎn)生損傷,引起X軸承載能力降低;混凝土中存在著極限狀態(tài)現(xiàn)象,當最大主應變軸Y和中間主應變軸X分別與Z軸的應變之差都足夠大時,Y和X軸的承載能力相等;此外,中間主應變軸向峰值應力對應的應變與最大主應變軸向峰值應力對應的應變基本相同。(4)采用大型商業(yè)軟件ANSYS對普通混凝土的真三軸試驗進行了數(shù)值模擬,根據(jù)模擬結(jié)果,可以看出,我們采用的實體建模方法、破壞準則、屈服準則和對應的本構關系,對實際的真三軸試驗能夠進行較好的數(shù)值模擬計算。因此可以根據(jù)本文所建立的程序,改變參數(shù),對其它的真三軸試驗進行更加深入的拓展分析和研究。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU528

【參考文獻】

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本文編號：1607007