玄武岩纤维混凝土缺口梁断裂性能及有限元分析

为了能够研究玄武岩纤维(BF)掺量对玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)缺口梁断裂性能的影响,采用三点弯曲试验和多尺度数值模拟来进行分析研究,对一系列不同尺寸和不同体积掺量玄武岩纤维的缺口梁进行三点弯曲试验,以便能够测得梁体缺口处位移与荷载(F-COMD)的曲线。由F-CMOD曲线计算出断裂能和双K断裂参数,以研究纤维体积分数和梁体尺寸对BFRC开裂性能的影响。通过研究发现,通过增加BF的用量,能够有效提高混凝土的极限荷载和断裂能,尺寸效应对混凝土断裂能基本没有影响。根据两参数断裂理论,启裂韧度具有尺寸效应,并随试件尺寸的增加而增大,而尺寸效应对失稳韧度无显著影响。随着BF掺量的增加,启裂韧度线性增加,失稳韧度随纤维用量的变化而无规律地变化,但高于普通混凝土。此外,开发了基于Mori-Tanaka的均质化算法和基于连续介质渐进损伤理论的多尺度有限元模拟,以评估和预测不同尺寸和纤维体积掺量的BFRC的断裂行为,并且计算结果与试验结果吻合良好。