基于扩展有限元法的混凝土断裂参数研究 被引量：13

1

作者 唐宇翔 陈红鸟 +1 位作者 王青原 黄兴震 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1307-1313,I0004,共8页

基于扩展有限元法(XFEM),对混凝土三点弯曲梁的开裂过程进行数值模拟,获得加载全过程的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线以及裂缝扩展过程;对比数值模拟和试验获得的P-CMOD曲线发现,二者比较吻合,验证了数值模型的可靠性;通过XFEM和电... 基于扩展有限元法(XFEM),对混凝土三点弯曲梁的开裂过程进行数值模拟,获得加载全过程的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线以及裂缝扩展过程;对比数值模拟和试验获得的P-CMOD曲线发现,二者比较吻合,验证了数值模型的可靠性;通过XFEM和电子散斑干涉技术获得整个加载过程的断裂过程区(FPZ)长度,二者吻合程度较高,表明XFEM可用于预测FPZ长度;基于XFEM分析了初始缝高比对混凝土断裂参数的影响。结果表明:FPZ长度随着裂缝的扩展而增加,当FPZ完全发展后,其长度逐渐减小;峰值荷载时和发展完全时的FPZ长度均随初始缝高比的增大而减小;随着初始缝高比的增大,起裂韧度KIicn i基本不变,失稳韧度KIucn和临界裂缝尖端张开位移(CTODc)呈减小趋势。 展开更多

关键词 扩展有限元 混凝土 断裂过程区 断裂韧度 裂缝张开位移

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三点弯曲下混凝土梁挠度与裂缝口张开位移关系 被引量：9

2

作者 王青原 陈红鸟 +3 位作者 张华刚 刘春 赵艳兵 黄兴震 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期937-943,共7页

为研究三点弯曲混凝土梁挠度δ与裂缝口张开位移CMOD的关系,对五组尺寸相同、强度不同的预制切口梁进行三点弯曲试验,获得加载全过程的P-δ曲线和P-CMOD曲线。由于试验中的P-δ曲线和P-CMOD曲线同步测得,取相同P值下对应的δ值与CMOD值... 为研究三点弯曲混凝土梁挠度δ与裂缝口张开位移CMOD的关系,对五组尺寸相同、强度不同的预制切口梁进行三点弯曲试验,获得加载全过程的P-δ曲线和P-CMOD曲线。由于试验中的P-δ曲线和P-CMOD曲线同步测得,取相同P值下对应的δ值与CMOD值,即可得到一一对应的δ值与CMOD关系。分析表明:δ-CMOD关系可分为非线性和线性两部分,采用数值分析确定两部分的拟合参数;针对混凝土强度的影响,提出各参数关于强度的经验公式。最后,通过对不同批次、相同成分的混凝土断裂能对比分析,证实了本文拟合关系的可靠性。采用本文公式由CMOD计算的断裂能G_F^(P-δ(CMOD))的标准偏差为5.93N/m,远小于由挠度实测值计算的断裂能G_F^(P-δ)的标准偏差21.05N/m,且G_F^(P-δ(CMOD))的平均值更接近已知的混凝土的断裂能。 展开更多

关键词 混凝土 三点弯曲 挠度 CMOD 断裂能

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玻璃纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究 被引量：9

3

作者 王青原 孙敬明 +3 位作者 陈红鸟 刘轶 马克俭 黄兴震 《贵州大学学报（自然科学版）》 2017年第4期99-103,共5页

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,以促进工业废弃磷石膏的综合利用。通过在石膏基体中加入直径为10μm、长度为12 mm的玻璃纤维制备石膏复合材料试件,测试不同纤维掺量的复合材料抗压强度,研究纤维掺量对... 利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,以促进工业废弃磷石膏的综合利用。通过在石膏基体中加入直径为10μm、长度为12 mm的玻璃纤维制备石膏复合材料试件,测试不同纤维掺量的复合材料抗压强度,研究纤维掺量对石膏复合材料的力学性能的影响;通过电子显微镜(SEM)对破坏断面进行观察,从微观结构上揭示纤维增强的机理。试验结果表明:玻璃纤维的掺量和分布对复合材料的抗压强度有较大影响。随着玻璃纤维掺量的增大,复合材料的抗压强度逐渐增大,但纤维掺量超过一定值后,复合材料抗压强度将随纤维掺量的增大而减小。纤维的掺量为1.5%时,磷石膏复合材料抗压强度最高,达到8.9 MPa,比未掺加玻璃纤维的石膏强度(6 MPa)提高约48%。 展开更多

关键词 玻璃纤维 磷石膏 复合材料 抗压强度 微观结构 增强机理

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陶粒泡沫混凝土力学性能试验研究 被引量：9

4

作者 易秋 陈红鸟 +2 位作者 曾洲 王青原 黄兴震 《施工技术》 CAS 2018年第14期114-117,共4页

在前期试验研究的基础上,通过调整混凝土配合比以及在陶粒外裹水泥浆,共浇筑84块陶粒泡沫混凝土试块;对试块进行压缩试验,采用数字图像相关(DIC)技术对试件表面进行观测。研究了陶粒泡沫混凝土的破坏形态,抗压强度与密度之间的关系以及... 在前期试验研究的基础上,通过调整混凝土配合比以及在陶粒外裹水泥浆,共浇筑84块陶粒泡沫混凝土试块;对试块进行压缩试验,采用数字图像相关(DIC)技术对试件表面进行观测。研究了陶粒泡沫混凝土的破坏形态,抗压强度与密度之间的关系以及减水剂掺量、砂含泥量和陶粒外裹水泥浆对试件抗压强度的影响。结果表明:陶粒泡沫混凝土的典型破坏形态为劈裂破坏;陶粒泡沫混凝土的抗压强度和混凝土密度之间呈指数函数关系;陶粒外裹水泥浆可以提高陶粒混凝土的抗压强度,并解决陶粒在施工和运输过程中的上浮问题;陶粒泡沫混凝土的泊松比可取0.22。 展开更多

关键词 陶粒泡沫混凝土 配合比 试验 强度 破坏形态 泊松比

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基于ESPI和DIC技术的混凝土断裂特性研究及对比分析 被引量：8

5

作者 黄兴震 陈红鸟 +2 位作者 刘轶 肖建春 王青原 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1131-1138,共8页

采用电子散斑干涉(ESPI)技术和数字图像相关(DIC)技术对带预制裂缝的三点弯曲混凝土梁进行了测量,研究了普通混凝土(混凝土强度f_(cu)=33.2MPa)和高强混凝土(f_(cu)=65.1MPa)的断裂特性。结果表明:各组试件的P-δ曲线离散性较大,但P-CMO... 采用电子散斑干涉(ESPI)技术和数字图像相关(DIC)技术对带预制裂缝的三点弯曲混凝土梁进行了测量,研究了普通混凝土(混凝土强度f_(cu)=33.2MPa)和高强混凝土(f_(cu)=65.1MPa)的断裂特性。结果表明:各组试件的P-δ曲线离散性较大,但P-CMOD曲线吻合度较高,在峰值荷载处,临界裂缝尖端张开位移(CTOD_c)分别为21mm和29mm;从试验裂缝张开位移(COD)曲线确定裂缝扩展长度,两种混凝土的裂缝扩展长度与韧带高度之比分别为1∶4和1∶3。分析了两组试件的荷载-裂缝扩展长度关系规律。与夹式位移计测量结果对比发现,ESPI和DIC均可替代传统测量仪器得到比较准确的测量结果,当试件变形较大(CMOD>0.25mm)时,ESPI的测量误差较大,而DIC误差一直保持在0.03mm以内。分析了两种技术测量误差产生的原因,对降低实验误差提出了一些建议。 展开更多

关键词 电子散斑干涉 数字图像相关 混凝土 裂缝扩展长度 裂缝张开位移

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聚丙烯纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究 被引量：8

6

作者 易秋 陈红鸟 +2 位作者 曾洲 王青原 黄兴震 《贵州大学学报（自然科学版）》 2018年第1期99-103,共5页

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,促进废弃磷石膏的资源化利用。通过在磷石膏基体中掺入长度为3 mm和6 mm的聚丙烯纤维,共制作了78个立方体试件进行压缩试验,研究纤维掺量对磷石膏复合材料力学性能的影响... 利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,促进废弃磷石膏的资源化利用。通过在磷石膏基体中掺入长度为3 mm和6 mm的聚丙烯纤维,共制作了78个立方体试件进行压缩试验,研究纤维掺量对磷石膏复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维可提高磷石膏的延性,复合材料的抗压强度和弹性模量先随纤维掺量的增大而增大,超过一定值后,将随纤维掺量的增加而减小。对于3 mm长的聚丙烯纤维,掺量为2.5%时,其抗压强度达到最大值4.64 MPa,比未掺加纤维的抗压强度3.70 MPa增加25%,弹性模量达到最大值3498 MPa,比未掺纤维的弹性模量2078 MPa增加了68%;对于6 mm长的聚丙烯纤维,掺量为1.5%时,其抗压强度达到最大值4.51 MPa,比未掺加纤维的抗压强度3.70 MPa增加22%,弹性模量达到最大值3413 MPa,比未掺纤维的弹性模量2078 MPa增加了64%。 展开更多

关键词 聚丙烯纤维 磷石膏 复合材料 抗压强度 弹性模量

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基于Image-pro Plus软件混凝土断裂面骨料和浆体面积的计算方法及应用 被引量：7

7

作者 黄兴震 陈红鸟 +1 位作者 王青原 毕永辉 《贵州大学学报（自然科学版）》 2016年第6期63-66,共4页

通过混凝土断面形态推导混凝土断裂机理是研究混凝土断裂力学性能常用的方法之一。本文介绍一种基于专业图像分析软件Image-pro Plus确定混凝土断裂面上骨料和浆体面积的计算方法,详细说明了该方法的操作步骤,通过实例,对混凝土梁断裂... 通过混凝土断面形态推导混凝土断裂机理是研究混凝土断裂力学性能常用的方法之一。本文介绍一种基于专业图像分析软件Image-pro Plus确定混凝土断裂面上骨料和浆体面积的计算方法,详细说明了该方法的操作步骤,通过实例,对混凝土梁断裂面进行分析。结果表明,该方法相对其它方法简单易学,操作简便,可为定量分析混凝土断裂机理提供参考。 展开更多

关键词 混凝土 断裂 骨料和浆体面积 Image-pro PLUS

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基于电子散斑干涉技术的混凝土裂纹扩展特性研究 被引量：7

8

作者 王青原 陈红鸟 +2 位作者 袁波 黄兴震 赵艳兵 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期26-35,共10页

由于存在断裂过程区,混凝土材料的断裂行为表现出一定的非线性,材料的断裂性能对水工结构的承载力和耐久性评估至关重要。为了研究混凝土的非线性断裂行为,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术获得梁表... 由于存在断裂过程区,混凝土材料的断裂行为表现出一定的非线性,材料的断裂性能对水工结构的承载力和耐久性评估至关重要。为了研究混凝土的非线性断裂行为,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术获得梁表面的位移场。通过分析梁试件在15个加载步下的裂纹扩展状态,即COD(裂纹张开位移)与a(裂缝长度)的关系,分析混凝土裂纹扩展规律。鉴于线弹性断裂力学(LEFM)公式不适用于裂纹尖端附近的位移计算,在ESPI测量结果的基础上,通过对COD-a曲线进行分段分析,建立了适用于裂缝全长度的COD-a的函数关系式。 展开更多

关键词 断裂过程区 裂纹张开位移 裂纹扩展深度 三点弯曲 电子散斑干涉技术

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聚乙烯纤维增强磷石膏试件力学性能试验研究 被引量：4

9

作者 曾洲 陈红鸟 +2 位作者 易秋 王青原 黄兴震 《贵州大学学报（自然科学版）》 2017年第6期85-89,共5页

本试验在磷石膏基体中掺入长度为3 mm的聚乙烯纤维,根据7组不同聚乙烯纤维掺量的磷石膏配合比,制作了42个100 mm×100 mm×100 mm立方体试件,对试件进行压缩试验。试验结果表明:聚乙烯增强磷石膏复合材料的破坏形态主要为劈裂... 本试验在磷石膏基体中掺入长度为3 mm的聚乙烯纤维,根据7组不同聚乙烯纤维掺量的磷石膏配合比,制作了42个100 mm×100 mm×100 mm立方体试件,对试件进行压缩试验。试验结果表明:聚乙烯增强磷石膏复合材料的破坏形态主要为劈裂破坏、X形破坏和局部破坏三种;聚乙烯纤维的掺入,可有效控制裂缝的扩展,可提高材料的强度和延性,防止脆性破坏。复合材料的抗压强度随着纤维掺量的增加,先增大,后减小;当纤维掺量在1.5%左右时,获得最大强度(约5.10 MPa),相比于未掺纤维磷石膏强度(约3.51 MPa),抗压强度提高了45.3%。通过分析应力-应变曲线,并结合东华应变测试系统,得到纤维掺量为0%和1.5%时试件的弹性模量,分别为1739.01 MPa和2700.07 MPa,可为实际工程提供参考。 展开更多

关键词 聚乙烯纤维 磷石膏 复合材料 抗压强度 弹性模量

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土木学科下的新型混凝土材料特性探讨 被引量：3

10

作者 王青原 黄兴震 汪增超 《科学技术创新》 2017年第23期189-190,共2页

混凝土材料是由水泥基材料将粗细骨料胶结成整体的复合材料的统称,其力学性能也可视为一种人工岩土石材,由于其原物料来源广,物美价廉等特性使其在工程中广泛的应用。随着现在建筑结构的形式的不断发展和为适用现代社会建筑的使用功能性... 混凝土材料是由水泥基材料将粗细骨料胶结成整体的复合材料的统称,其力学性能也可视为一种人工岩土石材,由于其原物料来源广,物美价廉等特性使其在工程中广泛的应用。随着现在建筑结构的形式的不断发展和为适用现代社会建筑的使用功能性,出现了大量的大跨度超高层的建筑设计此时需要推动建筑材料的发展来满足结构设计的进步并推动结构设计的新发展。 展开更多

关键词 混凝土 新型材料 结构设计

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基于骨料断裂率的混凝土断裂力学性能研究 被引量：2

11

作者 黄兴震 陈红鸟 +1 位作者 王青原 陈靖 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第1期141-148,共8页

为了从细观层次上研究混凝土的断裂力学性能,采用图像分析法计算了三点弯曲试验中试件断裂面上的骨料面积,得到骨料断裂率AF/A,定性分析了混凝土抗拉强度、抗压强度与骨料断裂率的关系。分析结果表明:骨料断裂率随混凝土强度提高而增大... 为了从细观层次上研究混凝土的断裂力学性能,采用图像分析法计算了三点弯曲试验中试件断裂面上的骨料面积,得到骨料断裂率AF/A,定性分析了混凝土抗拉强度、抗压强度与骨料断裂率的关系。分析结果表明:骨料断裂率随混凝土强度提高而增大且逐渐趋近于50%。对比各断裂参数随混凝土骨料断裂率的变化规律发现,CMODc、CTODc和wc随骨料断裂率的变化较小,断裂能随骨料断裂率的提高先增大后减小,在AF/A为42.9%处取得最大值。 展开更多

关键词 混凝土 骨料断裂率 图像分析法 强度 断裂参数

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往复荷载作用下混凝土梁的断裂性能 被引量：2

12

作者 王德强 陈红鸟 +2 位作者 黄兴震 余啟春 唐宇翔 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第6期1505-1512,共8页

为研究混凝土梁在往复荷载作用下的断裂性能,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术对梁表面进行全场测量。通过ESPI测量结果,得到裂缝尖端张开位移。分析结果表明:荷载—裂缝尖端张开位移曲线在混凝土试... 为研究混凝土梁在往复荷载作用下的断裂性能,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术对梁表面进行全场测量。通过ESPI测量结果,得到裂缝尖端张开位移。分析结果表明:荷载—裂缝尖端张开位移曲线在混凝土试件梁裂缝起裂阶段,梁名义刚度不变;裂缝稳定扩展阶段,梁名义刚度逐渐降低到0,承载力达到最大;裂缝失稳扩展阶段,梁名义刚度降低为负值,此时裂缝发展迅速。ESPI位移图能够直观反映混凝土的裂纹扩展过程,在加载初期,干涉条纹极少,可认为材料处于弹性变形阶段;加载中期,干涉条纹逐渐增多,卸载后只有少部分形变能够恢复,可认为进入弹塑性变形阶段;加载后期,干涉条纹增加迅速,试件变形较大。裂缝张开位移曲线荷载值相等时,加卸载路径曲线的斜率(裂缝长度/裂缝张开位移)接近,但裂缝长度会随着加卸载历史有所改变。 展开更多

关键词 电子散斑干涉 往复荷载 名义刚度 三点弯曲

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混凝土断裂力学试验研究测量方法的对比分析 被引量：1

13

作者 黄兴震 《科学技术创新》 2017年第26期92-93,共2页

本文叙述了混凝土断裂力学试验研究的常用方法,分别从测量精度、试验成本以及数据测量的适用范围等角度论述了各种方法的优缺点,希望为有关试验研究中测量方法的选取提供参考。

关键词 混凝土断裂力学 超声波法 散斑干涉法 数字图像相关法

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