钢纤维混凝土动静态力学性能与损伤研究

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钢纤维混凝土(SFRC)是一种在普通混凝土中添加乱向分布的细短钢纤维而形成的多相多组分复合材料,其广泛应用于各类建筑和防护工程中。在实际使用过程中,钢纤维混凝土结构除了要承受正常的设计载荷外,往往还要承受各类剧烈变化的强动载荷,而在这些载荷作用下,钢纤维混凝土材料会出现损伤,甚至破坏,因此开展钢纤维混凝土的动静态力学性能研究以及损伤研究,对钢纤维混凝土的设计以及使用寿命的估计极为重要,具有重要的学术和工程价值。   论文对钢纤维体积率分别为0%、0.75%、1.5%、3.0%的四种混凝土材料分别进行了静态抗剪、抗压实验,准静态MTS实验,动态SHPB实验以及三轴应力状态的围压实验。通过静态实验,研究了钢纤维含量对钢纤维混凝土强的影响;通过SHPB实验,研究了钢纤维材料的敏感率效应;通过围压实验,总结了钢纤维混凝土强度与围压之间的关系,并分析了围压对钢纤维混凝土变形能力的影响。   通过上述实验的试件破坏形态分析,发现钢纤维混凝土中的钢纤维是被拔出而破坏的,且钢纤维对混凝土强度增强作用不仅与钢纤维含量有关,还与钢纤维和混凝土基体之间的界面强度相关。根据这一发现,本文提出了一种新型钢纤维增强模型。   论文总结了几种适用于钢纤维混凝土的代表性损伤模型,并根据实验结果,提出了一种依赖于钢纤维混凝土中微缺陷演化发展的损伤模型,数据模拟显示,本文模型能较好拟合实验得到的应力应变曲线。
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