带肋钢筋与混凝土粘结性能的细观数值模拟

为研究带肋钢筋与混凝土之间的粘结破坏机理,揭示钢筋肋外形对粘结性能的影响,建立了钢筋混凝土的三维细观数值模型.该模型基于ANSYS参数化设计语言,在混凝土细观模型的基础上加入钢筋,通过界面单元细分和材料属性判别生成各细观相单元.分别建立了月牙肋钢筋和螺纹钢筋拉拔试件模型,模拟拉拔试验中粘结的破坏过程,分析了混凝土损伤破坏区域的分布和钢筋肋纹处的应力状态.结果表明,月牙肋钢筋与混凝土的粘结强度略低于螺纹钢筋,但破坏时其肋间混凝土的应力集中现象缓和,损伤程度较轻;数值模拟的粘结应力和钢筋滑移量与试验结果吻合,说明所建立的模型可用于模拟钢筋与混凝土的粘结性能.     

钢筋粘结滑移对钢筋混凝土墩柱抗震性能影响

为了研究钢筋粘结滑移对钢筋混凝土墩柱在地震荷载下的弹塑性滞回性能的影响,采用有限元OpenSEES对试验墩柱进行了有限元数值模拟,同时参数分析了在改变墩柱延性、钢筋屈服强度、混凝土的约束以及加载历程对粘结滑移曲率的影响。分析结果表明：考虑钢筋粘结滑移的模型能较好地反映滞回曲线的“捏拢”效应以及墩柱强度与刚度的退化作用,与实际结果模拟较好,可供钢筋混凝土墩柱数值模拟和地震反应分析参考。     

混凝土细观损伤破坏机理的分析与研究

混凝土受到荷载作用时将出现脆性损伤.在细观层次上按损伤力学观点对混凝土的损伤破坏进行了研究和探讨,并对混凝土的细观损伤破坏机理进行了分析和试验研究.研究表明:混凝土集料和砂浆的界面上存在的结合裂缝是加载后混凝土损伤破坏的基础,混凝土的受力破坏是由内部开裂的微裂缝逐渐损伤发展的结果;数值模拟计算为混凝土细观力学性能的研究提供了新途径,展现出了良好的发展前景.     

基于刚度改变的旧桥损伤分析与研究

根据既有钢筋混凝土桥梁的受力特点及损伤程度，分析研究了纯弯构件与偏心受压构件在开裂后单元刚度变化规律及分级刚度退计算方法，并结合实桥进行了结构诊断的数值模拟和空间结构的非线形理论分析计算，结果表明：在评定旧桥结构承载能力时，应按分级刚度退化非线性理论跟踪模拟其损伤过程。     

基于刚度改变的旧桥损伤分析与研究

根据既有钢筋混凝土桥梁的受力特点及损伤程度,分析研究了纯弯构件与偏心受压构件在开裂后单元刚度变化规律及分级刚度退计算方法,并结合实桥进行了结构诊断的数值模拟和空间结构的非线形理论分析计算,结果表明在评定旧桥结构承载能力时,应按分级刚度退化非线性理论跟踪模拟其损伤过程.     

长钢纤维砼抗拉比例极限及界面损伤的细观力学分析

对纤维体积掺量和长径比〉８０的钢纤维砼进行了细观力学分析，实验与分析结果表明；钢纤维的物理性质，几何参数分布 及与砼基体之间的界面粘结状态对钢纤维砼的宏观拉伸行为有着重要的影响，由此导得的抗拉比例极限公式与试验结果吻合良好。     

沥青混合料细观力学数值分析

为了分析细观状态下沥青混合料的力学性能,从沥青混合料的细观尺度出发,利用质量比与比表面积不变的原则配置试件,将粒径小于4.75mm的骨料视为基体材料,利用CT扫描及图像处理技术得到混合料试件的骨料分布,对预先设定配合比的沥青混合料试件进行强度试验,得到沥青混合料强度及数值模型的参数;在ABAQUS软件中用弹性模型模拟沥青混合料二维数值路面结构在荷载作用下的变形,并对弹性状态下路面细观二维数值模型与均质模型进行对比。结果表明:路面细观二维数值模型与均质模型数值分析结果接近,同时实验结果与数值模拟的相对误差在10%以内,说明数值模型能够对路面结构受力情况进行比较准确的模拟,验证了细观状态下分析路面受力情况的有效性。     

混凝土抗剪强度尺寸效应的细观数值模拟

混凝土的抗剪强度关系到混凝土结构的安全。采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和抗剪强度,将所得数值结果与混凝土重力坝设计规范参考值比较,结果较为吻合,从而为混凝土力学性能的数值模拟开辟了新途径。同时研究表明混凝土试件的抗剪强度存在明显的尺寸效应。     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

基于数字图像处理技术来研究沥青混合料的细观结构,回顾沥青混合料细观结构静态及动态识别的研究进展,其后列出一幅数字图像处理技术流程图并对获取沥青混合料内部结构图像方法(X-ray CT技术)进行了详细介绍;对通过图像处理技术来描述混合料内部结构特征,即集料形状及分布、接触特性和空隙分布规律等方面的研究进展情况进行论述,介绍了运用有限元、离散元和边界元这3种数值模拟方法及有关沥青混合料细观力学特征的虚拟试验.研究表明:X-ray CT无损伤扫描技术能较好识别沥青混合料内部细观结构特征;数值模拟结合有限元、离散元或边界元法能将沥青混合料内部细观结构与其宏观性能之间建立有机联系;虚拟试验应用能很好帮助理解宏观试验结果.在集料形状与分布研究中,尚未形成统一的评价指标,且不同研究人员采用不同的评价指标;X-ray CT技术精度问题和适用范围还需进一步改善;集料、沥青胶浆和空隙这3者之间还未建立有效的区分方法.通过总结数字图像处理技术对沥青混合料细观结构的应用,以期为后续关于沥青混合料宏观-细观-微观研究提供参考.     

不同疲劳损伤程度下沥青混合料二维细观结构的 特征分析

对于沥青路面疲劳破坏的研究往往侧重于宏观层面,难以了解沥青混合料细观破坏所造成的影响。以AC-13C级配的沥青混合料为例,采用CT无损扫描技术与数字图像处理技术(DIP)相结合的方法,来观察沥青混合料不同疲劳损伤程度下的细观特性,分析不同损伤程度下疲劳试件的空隙率、CT数与强度、刚度之间的变化关系,得出其具有较好的线性相关性,沥青混合料的劈裂破坏及破坏位置与细观结构的变化密切相关。     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

基于数字图像处理技术来研究沥青混合料的细观结构,回顾沥青混合料细观结构静态及动态识别的研究进展,其后列出一幅数字图像处理技术流程图并对获取沥青混合料内部结构图像方法(X-ray CT技术)进行了详细介绍;对通过图像处理技术来描述混合料内部结构特征,即集料形状及分布、接触特性和空隙分布规律等方面的研究进展情况进行论述,介绍了运用有限元、离散元和边界元这3种数值模拟方法及有关沥青混合料细观力学特征的虚拟试验.研究表明:X-ray CT无损伤扫描技术能较好识别沥青混合料内部细观结构特征;数值模拟结合有限元、离散元或边界元法能将沥青混合料内部细观结构与其宏观性能之间建立有机联系;虚拟试验应用能很好帮助理解宏观试验结果.在集料形状与分布研究中,尚未形成统一的评价指标,且不同研究人员采用不同的评价指标;X-ray CT技术精度问题和适用范围还需进一步改善;集料、沥青胶浆和空隙这3者之间还未建立有效的区分方法.通过总结数字图像处理技术对沥青混合料细观结构的应用,以期为后续关于沥青混合料宏观-细观-微观研究提供参考.     

疲劳损伤细观分析

对19Mn6合金钢疲劳试样进行了系列低周疲劳试验,采用光学金相方法观察了试样表面微裂纹的萌生和扩展规律,基于损伤局部性概念对疲劳部损伤规律提出了细观疲劳局部损伤参数Dw。Dw随施加的疲劳循环而呈指数增加,一直达到临界值1。损伤非线性因子m值较宏观测量方法所得结果明显降低。     

岩石损伤本构理论研究综述

从岩石损伤微观模型、细观模型、宏观模型、连续损伤理论、几何损伤理论、分形损伤理论、基于CT的损伤理论和基于超声波的损伤理论等几个方面描述了目前岩石损伤本构理论的研究现状,并对目前研究中存在的一些问题提出作者的看法.     

锈损钢筋混凝土结构截面刚度衰变分析

针对钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土截面刚度衰变问题,基于Python语言,开发截面刚度非线性仿真程序,建立无损伤截面与损伤截面二维数值模型;分别考虑混凝土强度、截面尺寸与材料劣化导致的钢筋屈服强度降低、钢筋截面面积减小和混凝土截面损伤等问题,开展无损伤截面与损伤截面的弯矩-曲率关系计算分析,提出了考虑锈蚀率、混凝土强度与配筋率的截面刚度退化实用计算模型。研究结果表明:混凝土强度和截面尺寸影响无损伤截面刚度,截面尺寸相对刚度的影响更明显;钢筋锈蚀对损伤截面刚度的影响极为显著,随着锈蚀率的增加,截面开裂时和钢筋屈服时刚度不断减小,且开裂、破坏阶段提前发生;刚度退化实用计算模型可为钢筋锈蚀损伤混凝土结构性能检测评定提供参考。     

SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应

SiC颗粒增强铝基复合材料的宏观力学行为与其微观损伤机理密切相关，随温度的升高，材料力学性能明显下降，SiCD／A356复合材料表现出不同的细观损伤机理．文中对真空双搅拌方法制备的质量分数为20％的SiC颗粒增强铝基复合材料在室温和高温下的细观损伤机制进行了研究，在试样断口上，通过扫描电镜观察到了不同的裂纹萌生和扩展机制，根据不同温度下表现出的不同失效方法，归纳出了复合材料细观损伤的温度效应曲线．研究表明，在室温下复合材料的裂纹萌生以基体撕裂和颗粒断裂为主，高温下其裂纹萌生机制以颗粒脱离和基体撕裂为主．     

RC梁桥性能评估新方法

由于使用、超载、环境作用以及功能退化等人为或自然因素,导致公路桥梁在服役期间发生各种结构损伤,如何对其进行评估已成为世界各国桥梁工程界研究的热点问题之一。根据四片钢筋混凝土简支T梁静动力损伤试验成果,应用一元非线性回归,得到不同配筋率下表征T梁刚度比和频率比关系的β~α曲线族方程;建立了钢筋混凝土单梁结构动力特性与承载力之间的关系。基于实测基频和裂缝特征将整桥的动力特性分解为单梁的动力特性,从而应用钢筋混凝土单梁模型试验研究成果,达到对钢筋混凝土梁桥结构性能评估之目的。     

碎石道床的组构描述

散粒体的宏观力学行为是由其细观组构所决定的，基于此，本文对影响铁路碎石道床力学特性的几种主要细观组构进行了较为详尽的统计描述，在碎石道床的离散介质理论分析方面进行了探讨。     

寒区大空隙沥青混合料性能衍化效应研究

为明确大空隙沥青混合料在寒区服役环境下的损伤规律,研究采用宏观损伤试验和细观定量分析技术[无损CT扫描和Image-Pro Plus(IPP)图像处理技术]相结合的方法,对寒区冲刷、堵塞和冻融作用下OGFC-13和OGFC-16的性能和细观空隙结构特性进行了分析。结果表明：在动态水压冲刷作用下,空隙率为25%的试件强度降幅明显,最大降幅达到30%以上;在极端堵塞试验中,堵塞物最大堵塞深度达到20 mm左右,堵塞后的渗透系数均小于0.06 cm/s;冻融作用下,混合料的损伤度随循环次数而升高,而OGFC-13损伤度低于OGFC-16,且在23%的孔隙率下损伤度最低;细观空隙结构定量分析显示,混合料空隙率在冻融和冲刷作用下会略微升高,在堵塞状态下会大幅降低;孔隙数量变化趋势与孔隙率相反,孔隙特征表现为其等效直径均以1.18～4.75 mm为主,约占空隙数量的50%。本项研究得出了寒区大空隙沥青混合料宏观性能和细观空隙结构衍化规律,可为寒冷地区大空隙混合料设计提供技术支撑。     

钢筋混凝土拱结构破坏过程中损伤场的分布与演化

采用损伤力学理论,研究了钢筋混凝土拱结构静荷载作用下损伤破坏的过程。混凝土材料是一种拟弹脆性材料,其损伤破坏过程可近似看成是弹性损伤问题。基于弹性损伤普遍理论,取其3阶近似形式,得到一个含有4个独立参数的损伤本构模型。在该损伤本构模型中,引入了一个拉压修正系数,用于描述混凝土材料在受拉与受压状态下损伤行为的不同。对一实桥中钢筋混凝土拱肋的损伤破坏过程进行了数值模拟计算,理论结果与试验结果相一致,说明本方法可较好地描述钢筋混凝土拱结构的损伤与破坏行为。     

基于细观尺度沥青混合料弹性模量预测

为了更好地预测沥青混合料的弹性模量,从沥青混合料细观尺度出发,基于广义自洽模型,给出预测沥青混合料弹性模量的方法,细观模型预测的有效弹性模量与其实验室测量的弹性模量进行对比,当考虑粒径为2.36 mm以上的粗集料时,该模型能够很好地预测沥青混合料的弹性模量:预测值和实测值吻合良好,基于细观尺度,当仅考虑粒径为2.36 mm上的粗集料,而细集料、矿粉及沥青看成基体材料来预测沥青混合料细观特性切实可行,该方法克服了宏观沥青混合料数值模拟方法的局限性。