水泥基材料中倾斜钢纤维拔出性能数值模拟

在水泥基材料中加入钢纤维能够显著提升其受拉韧性和残余抗拉强度,探明单根钢纤维拔出机理是研究纤维增强水泥基复合材料及结构构件力学性能的前提条件。采用数值模拟方法,首先建立了水泥基材料中钢纤维倾斜角度为0°时的二维有限元模型,对纤维拔出性能进行了模拟。在此基础之上,考虑了倾斜纤维拔出时的基体剥落和挤压摩擦效应,建立了倾斜钢纤维拔出有限元模型。通过与已有单根纤维拔出试验结果对比,验证了上述模型的正确性。此外,探究了倾斜角度对纤维拔出性能的影响,结果表明,纤维倾斜角度在25°~30°之间时,纤维峰值拔出荷载最大。

水泥基材料中倾斜端钩型钢纤维拔出力学性能计算模型

端钩型钢纤维是结构工程中应用最广泛的钢纤维品类之一,单根钢纤维拔出力学性能对于确定钢纤维混凝土的受拉本构及受拉韧性具有重要意义。为了得到能够有效预测倾斜端钩型钢纤维拔出荷载-端部位移曲线的理论模型,首先将倾斜端钩型钢纤维拔出过程分为完全黏结、脱黏和拔出滑移阶段三种受力状态,考虑不同拔出阶段及基体孔道损伤,建立了钢纤维黏结应力与纤维端部位移之间的关系,同时考虑钢纤维塑性变形、附加摩擦力及纤维拔出角度导致的基体剥落和挤压摩擦效应,建立了一种可以预测倾斜端钩型钢纤维拔出全过程的理论计算模型,在此基础上提出形式简单的简化模型,选取已有试验数据对提出的计算模型进行验证,结果表明:本文提出的两种模型均能够有效预测端钩型钢纤维拔出全过程,具有较高的计算精度且变异系数小,为进一步分析钢纤维对水泥基材料受拉性能的增强作用提供了理论依据。