基于均勻化理論的鋼纖維混凝土等效彈性模量的計(jì)算.pdf

1、鋼纖維混凝土性能卓越,現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。由于這種材料的復(fù)合特性,影響其力學(xué)性能的因素眾多。彈性模量是鋼纖維混凝土一項(xiàng)重要的力學(xué)性能,是計(jì)算鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開(kāi)展等所必需的重要參數(shù)之一。為了進(jìn)一步促進(jìn)鋼纖維混凝土的技術(shù)發(fā)展與實(shí)用化進(jìn)程,對(duì)這種復(fù)合材料的等效彈性模量進(jìn)行深入的研究意義重大。本文假設(shè)鋼纖維混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈近似周期性分布,通過(guò)漸進(jìn)均勻化理論與有限元方法相結(jié)合,建立了單胞3D模型,編寫(xiě)了均勻化的運(yùn)行程序,

2、研究了鋼纖維混凝土的宏觀力學(xué)性能與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。開(kāi)展的研究工作及取得的結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)鋼纖維混凝土的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀以及其基本理論研究做了總結(jié)回顧。
　　(2)運(yùn)用均勻化理論計(jì)算了鋼纖維混凝土復(fù)合材料的等效彈性模量,研究了鋼纖維的體積率、長(zhǎng)徑比以及混凝土的基體強(qiáng)度對(duì)復(fù)合材料彈性模量的影響。
　　(3)鋼纖維混凝土的彈性模量隨鋼纖維體積率增大而增加;在鋼纖維體積率相同時(shí),長(zhǎng)徑比對(duì)鋼纖維混凝土彈性模量的影響不

3、大;鋼纖維混凝土的彈性模量隨基體強(qiáng)度的增加而增大。
　　(4)提出了利用有限元方法模擬實(shí)驗(yàn)計(jì)算鋼纖維混凝土復(fù)合材料的彈性模量的方法。將模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與均勻化理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比后顯示:在鋼纖維和混凝土基體共同工作的彈性階段,不考慮鋼纖維與基體界面結(jié)合力的情況下兩種方法得到的數(shù)值比較接近,這說(shuō)明本文提供的模擬試驗(yàn)方法也可用于對(duì)復(fù)合材料等效彈性模量的預(yù)測(cè)。
　　(5)運(yùn)用有限元方法對(duì)基體強(qiáng)度分別為C30和C40的鋼纖維混凝土縱向和橫向