發(fā)布時(shí)間：2017-07-27 02:01

  本文關(guān)鍵詞：鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料斷裂破壞與抗沖擊性能的試驗(yàn)研究

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【摘要】：水泥基材料是世界上應(yīng)用量最大、應(yīng)用范圍最為廣泛的工程材料。其主要缺點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度低,脆性大,抗裂性能差。為克服上述缺點(diǎn),采用“纖維復(fù)合化”的技術(shù)途徑增強(qiáng)增韌水泥基材料,可以有效改善其性能。本文基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(Digital Image Correlation—DIC),通過(guò)不同種類不同體積率下鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料試件的抗折、彎曲斷裂和抗沖擊試驗(yàn),研究了鋼纖維種類和體積率對(duì)試件抗折強(qiáng)度、彎曲韌性、斷裂韌度及沖擊延性等力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律,同時(shí)結(jié)合DIC全場(chǎng)水平應(yīng)變總結(jié)、探究了鋼纖維對(duì)水泥基材料增強(qiáng)增韌的機(jī)理。主要結(jié)論如下:(1)抗壓試驗(yàn)和抗折試驗(yàn)表明,鋼纖維對(duì)水泥基材料抗壓強(qiáng)度的改善效果有限,對(duì)抗折強(qiáng)度的改善效果較好,1.5%體積率下抗折強(qiáng)度可提高50%以上。壓痕型鋼纖維和端鉤型鋼纖維對(duì)水泥基體彎曲韌性的改善效果基本相同,最多可提高5.4倍。結(jié)合開(kāi)裂荷載與試件的延性分析可知,壓痕型鋼纖維對(duì)試件開(kāi)裂荷載和抗折強(qiáng)度的改善效果更優(yōu),端勾型鋼纖維對(duì)宏觀裂縫發(fā)展的阻滯效果更優(yōu)。彎曲斷裂試驗(yàn)表明,個(gè)體鋼纖維對(duì)水泥基材料阻止裂縫失穩(wěn)擴(kuò)展能力的提高效果較好,同時(shí)可緩和試件裂縫尖端應(yīng)變的集中。(2)抗沖擊試驗(yàn)表明,鋼纖維對(duì)水泥基材料的初裂沖擊次數(shù)、破壞沖擊次數(shù)提高幅度較大,對(duì)沖擊能和沖擊延性性能改善效果良好。在沖擊荷載作用下,端鉤型鋼纖維對(duì)基體的增強(qiáng)增韌效果明顯優(yōu)于壓痕型鋼纖維。(3)應(yīng)用DIC技術(shù),以抗折試驗(yàn)中試件的表面應(yīng)變?cè)茍D變化規(guī)律為依據(jù),將鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的受彎破壞過(guò)程分為微裂紋彌散擴(kuò)展階段、宏觀裂縫開(kāi)裂階段、宏觀裂縫發(fā)展階段三個(gè)階段;以抗沖擊試驗(yàn)中試件表面水平應(yīng)變?cè)茍D的變化規(guī)律為依據(jù),分析鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的沖擊破壞形態(tài),結(jié)果表明,隨著鋼纖維體積率的增加(0%~1.5%),試件的應(yīng)力重分布過(guò)程延長(zhǎng),開(kāi)裂點(diǎn)選擇位置增多,裂縫的發(fā)展變得緩慢曲折,裂縫的數(shù)量增多且寬度細(xì)化。
【關(guān)鍵詞】：鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料 數(shù)字圖像相關(guān)(DIC) 抗折性能 彎曲韌性 斷裂韌度 抗沖擊性能
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU528
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 斷裂力學(xué)理論的發(fā)展11-12
• 1.2.3 數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的基本原理及應(yīng)用12-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法15-31
• 2.1 試驗(yàn)原材料及配合比設(shè)計(jì)15-17
• 2.1.1 試驗(yàn)原材料15-16
• 2.1.2 配合比設(shè)計(jì)16-17
• 2.2 試件制作17-19
• 2.2.1 試件種類17-18
• 2.2.2 試件制作過(guò)程18-19
• 2.3 試驗(yàn)方法及設(shè)備19-29
• 2.3.1 抗壓試驗(yàn)20
• 2.3.2 抗折試驗(yàn)20-22
• 2.3.3 彎曲斷裂試驗(yàn)22-23
• 2.3.4 沖擊試驗(yàn)23-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料抗壓、抗折力學(xué)性能研究31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 抗壓試驗(yàn)31-33
• 3.2.1 抗壓破壞形態(tài)分析31-32
• 3.2.2 抗壓強(qiáng)度分析32-33
• 3.3 抗折試驗(yàn)33-47
• 3.3.1 抗折強(qiáng)度分析33-35
• 3.3.2 抗折彎曲韌性分析35-38
• 3.3.3 基于DIC的抗折試驗(yàn)破壞過(guò)程分析38-43
• 3.3.4 基于DIC的抗折試驗(yàn)開(kāi)裂荷載分析43-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于DIC的鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料彎曲斷裂試驗(yàn)研究48-54
• 4.1 引言48
• 4.2 彎曲斷裂試驗(yàn)結(jié)果分析48-50
• 4.2.1 彎曲強(qiáng)度分析48-49
• 4.2.2 DIC全場(chǎng)水平應(yīng)變分析49-50
• 4.3 斷裂力學(xué)分析50-52
• 4.3.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子及斷裂韌度計(jì)算51-52
• 4.3.2 鋼纖維對(duì)水泥基材料斷裂韌度的影響52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 基于DIC的鋼纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料抗彎沖擊性能研究54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 沖擊試驗(yàn)結(jié)果及分析54-68
• 5.2.1 初裂沖擊次數(shù)及破壞沖擊次數(shù)分析56-58
• 5.2.2 沖擊能及沖擊延性分析58-60
• 5.2.3 沖擊破壞形態(tài)分析60-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 結(jié)論69-70
• 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75

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