本文關(guān)鍵詞：PVA纖維混凝土的力學(xué)性能研究及有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：纖維混凝土能夠有效地限制水泥基體中微裂紋的擴(kuò)展和延伸,還可以提高混凝土強(qiáng)度,彌補(bǔ)普通混凝土的抗拉強(qiáng)度低、延伸率小、脆性等缺陷。這使得很多的學(xué)者把纖維混凝土作為重點(diǎn)研究對象,對其開展了大量的力學(xué)性能試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。目前主流的數(shù)值模擬方法是把纖維混凝土當(dāng)作一種復(fù)合材料來看,選取一種最能描述纖維混凝土特性的本構(gòu)模型來進(jìn)行計(jì)算。本文選取聚乙烯醇(PVA)纖維混凝土為研究對象,對其進(jìn)行了軸心抗壓試驗(yàn)和彎拉試驗(yàn),同時(shí)利用參數(shù)化設(shè)計(jì)單獨(dú)地建立PVA纖維單元,導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行數(shù)值模擬,與試驗(yàn)結(jié)果作對比分析。本文主要的研究工作和得出的結(jié)論如下:(1)本文利用Rhinoceros的Grasshopper編程插件參數(shù)化設(shè)計(jì)建立隨時(shí)間均勻散亂分布的PVA纖維線單元,并將單元類型、材料屬性賦予纖維,轉(zhuǎn)換成ANSYS可識別的文件。通過Adjacent Regiongs命令將纖維單元節(jié)點(diǎn)與混凝土單元連接起來生成約束方程,分別設(shè)置混凝土和PVA纖維單元的本構(gòu)關(guān)系,建立PVA纖維混凝土模型。(2)對100mm×100mm×100mm PVA纖維混凝土試塊進(jìn)行軸心抗壓試驗(yàn)。結(jié)果表明:相對素混凝土而言,PVA體積摻量為0.08%、0.1%的纖維混凝土抗壓強(qiáng)度分別提升約3.9%、1.2%,PVA體積摻量為0.2%的纖維混凝土抗壓強(qiáng)度比素混凝略低。同時(shí)利用ANSYS對試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,得出的應(yīng)力-應(yīng)變曲線走勢與試驗(yàn)結(jié)果大體一致,只是峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變均大于試驗(yàn)值。(3)對400mm×100mm×100mm PVA纖維混凝土試塊進(jìn)行彎拉試驗(yàn)。結(jié)果表明:相對素混凝土而言,PVA體積摻量為0.08%、0.1%和0.2%的纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度分別提升約5%、7%和3%。同時(shí)利用ANSYS對試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,得出的荷載-撓度曲線走勢與試驗(yàn)結(jié)果大體一致,也是峰值荷載與峰值撓度均大于試驗(yàn)值。(4)通過ANSYS觀察裂紋云圖,發(fā)現(xiàn):軸心抗壓試件的裂紋是由試塊底部開始向上部延伸,再從四周向中間擴(kuò)展,直至整個(gè)試塊被壓壞;彎拉構(gòu)件的裂紋是由試塊中間底部開始向上部延伸,再由中間向兩端擴(kuò)展,直至試件破壞,但裂縫不會(huì)貫通整個(gè)試件。從變形云圖來看,軸心抗壓試驗(yàn)中,試件上端的變形明顯大于下端的變形,在同一水平面上,試件兩端的變形大于中間部分的變形;彎拉試驗(yàn)中,試件兩端和中間部分的變形比較明顯,同一豎向面上,試件上下端的變形基本一致。(5)利用ANSYS導(dǎo)出軸心抗壓試驗(yàn)數(shù)值模擬中PVA纖維的最大拉應(yīng)力值為151.42MPa,小于其最大抗拉強(qiáng)度1704MPa;彎拉試驗(yàn)中PVA纖維的最大拉應(yīng)力值為44.24MPa,同樣小于其最大抗拉強(qiáng)度。表明不論是在軸心抗壓試驗(yàn)還是在彎拉試驗(yàn)中,PVA纖維并沒有破壞,而是纖維和混凝土之間的粘接力(約束方程)不夠?qū)е吕w維脫離工作。
【關(guān)鍵詞】：纖維混凝土 PVA纖維 參數(shù)化設(shè)計(jì) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 纖維混凝土的研究現(xiàn)況11-14
• 1.1.1 纖維混凝土的發(fā)展11-12
• 1.1.2 合成纖維混凝土12-14
• 1.2 纖維混凝土的數(shù)值模擬進(jìn)展14-16
• 1.2.1 靜態(tài)試驗(yàn)?zāi)M14-15
• 1.2.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)M15-16
• 1.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)建立纖維混凝土模型16-19
• 1.3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念16
• 1.3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)16-17
• 1.3.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用17-19
• 1.4 纖維混凝土的本構(gòu)關(guān)系選擇19-20
• 1.4.1 混凝土的本構(gòu)關(guān)系19-20
• 1.4.2 混凝土在ANSYS中的多線型隨動(dòng)強(qiáng)化模型20
• 1.5 本文的研究內(nèi)容20-21
• 第2章 PVA纖維混凝土的參數(shù)化建模21-27
• 2.1 隨機(jī)均勻散亂分布的PVA纖維單元的創(chuàng)建21-26
• 2.2 PVA纖維混凝土試塊的創(chuàng)建26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 PVA纖維混凝土的立方體抗壓試驗(yàn)及有限元分析27-47
• 3.1 前言27-30
• 3.1.1 損傷本構(gòu)模型27-30
• 3.1.2 破壞準(zhǔn)則30
• 3.2 PVA纖維混凝土立方體抗壓試驗(yàn)30-34
• 3.2.1 試驗(yàn)依據(jù)30
• 3.2.2 試件制備30-31
• 3.2.3 試驗(yàn)方法31-33
• 3.2.4 試驗(yàn)結(jié)果及其分析33-34
• 3.3 PVA纖維混凝土立方體抗壓試驗(yàn)數(shù)值模擬34-37
• 3.3.1PVA纖維混凝土的有限元計(jì)算模型34
• 3.3.2 立方體抗壓試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/span>34-37
• 3.4 立方體抗壓試驗(yàn)數(shù)值模擬結(jié)果分析37-45
• 3.4.1 試塊的裂紋發(fā)展分析37-39
• 3.4.2 試塊的應(yīng)力分析39-40
• 3.4.3 試塊的變形分析40-44
• 3.4.4 數(shù)值模擬應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 PVA纖維混凝土的彎拉試驗(yàn)及其有限元分析47-63
• 4.1PVA纖維混凝土彎拉試驗(yàn)47-49
• 4.1.1 試驗(yàn)方法47-48
• 4.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及其分析48-49
• 4.2 PVA纖維混凝土彎拉試驗(yàn)數(shù)值模擬49-53
• 4.2.1 PVA纖維混凝土的有限元計(jì)算模型50
• 4.2.2 彎拉試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/span>50-53
• 4.3 彎拉試驗(yàn)數(shù)值模擬結(jié)果及分析53-62
• 4.3.1 試塊的裂紋發(fā)展分析53-54
• 4.3.2 試塊的應(yīng)力分析54-55
• 4.3.3 試塊的變形分析55-60
• 4.3.4 試驗(yàn)和數(shù)值模擬的荷載-撓度曲線對比分析60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 本文研究得出的主要結(jié)論63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 附錄 1：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69
• 附錄 2：攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研情況69

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