非饱和混凝土宏观力学特性及细观分析方法研究综述

非饱和混凝土宏观力学参数对港工混凝土结构设计至关重要。文章对非饱和混凝土宏观力学特性的试验研究、细观力学分析理论及细观力学有限元法的研究现状进行了综述。总结了目前针对非饱和混凝土宏观力学特性的试验研究成果以及现有的混凝土细观力学分析理论和细观力学有限元方法的特征及适用性,阐述了影响非饱和混凝土宏观力学特性的影响因素,基于此对非饱和混凝土宏观力学特性在力学试验、细观分析理论及细观力学有限元法方面的发展趋势及需要解决的问题进行了总结与展望。

细观分析方法在混凝土物理/力学性质研究方面的应用

混凝土是典型的准脆性复合材料,其物理及力学性质取决于两种主要组成材料,即粗骨料和硬化水泥砂浆以及两者间的粘结作用。简言之,需要从其微/细观角度来把握混凝土材料的宏观物理及力学性质。本文阐述和讨论了细观尺度分析方法在混凝土静、动态力学性能及破坏机制,混凝土材料及钢筋混凝土构件层次的尺寸效应,以及氯盐环境下混凝土应力腐蚀行为(包括:氯离子传输行为及钢筋锈胀引发的保护层断裂破坏行为)数值研究方面的应用进展。最后对其未来发展的一些方向和有待进一步研究的问题作了总结。

低温推进剂复合材料贮箱基体开裂预测方法

基于六边形单胞模型,构建了宏细观结构力学响应场间的关联矩阵,建立了低温推进剂复合材料贮箱结构的宏细观一体化分析方法,采用工程常用的能够预测不同失效模式的宏细观强度准则,对机械和温度载荷下复合材料层合板的基体开裂进行预测。结果表明:在机械载荷下,与试验数据相比,宏观Hashin准则、改进的宏观Tsai-Wu准则、细观最大应力准则和细观Hashin准则均具有良好的预测精度。但在温度载荷下,由于考虑了组分材料间热力学性能的不匹配,使用细观强度准则与宏观强度准则预测的结果相比具有一定差异。通过对不同载荷情况下基体开裂预测结果的分析,提出了采用细观最大应力准则作为基体开裂判据,同时结合考虑组分材料热力学性能差异影响的宏细观一体化分析方法,可以有效地对低温推进剂复合材料贮箱结构的基体开裂进行预测。

砂土介质中土压力盒的力学响应特性

砂土介质是典型的颗粒物质,介质的有效应力和变形都与骨架上的颗粒特性直接相关,而颗粒性状的改变进而影响着测试过程中土压力盒的力学响应。但宏观力学理论和连续介质方法无法准确解释介质颗粒间的力学行为,为了对实际工程进行更准确的测试,基于细观分析方法研究了荷载作用下的砂土颗粒接触形成的力链网络,模拟了力传递过程,并分析了加卸载时的力-应变曲线和土压力盒力学响应与理想曲线的关系,验证了文章提出的砂土介质土压力盒力学响应数值模型。同时,基于建立的颗粒流数值模型研究加载模式、颗粒排列、颗粒间摩擦系数以及压力盒刚度等对压力盒测试的影响,其结果显示压力盒力学响应曲线具有明显的迟滞性和应变不可逆性,其监测值对上述因素很敏感。因此,研究力链结构及其演变规律为认识砂土介质的细观结构提供了科学的理论依据和新的研究手段,各因素对压力盒力学特性的影响研究对压力盒标定和获得更准确的土压力值具有重要的实践价值。