定向钢纤维水泥基复合材料起裂特性的细观数值模拟

基于细观数值模拟方法研究了定向钢纤维水泥基复合材料的起裂特性。应用ABAQUS软件对钢纤维水泥基复合材料进行有限元建模,利用J积分计算裂缝尖端应力强度因子,研究钢纤维分布位置、角度、长度和直径以及钢纤维掺量对水泥基复合材料应力强度因子的影响。计算结果表明:钢纤维分布位置及几何特性对裂缝尖端应力强度因子影响显著,从而改变了钢纤维水泥基复合材料的起裂荷载;钢纤维的定向使水泥基复合材料的起裂荷载有所提高;随着钢纤维掺量的提高,纤维分布密度逐渐增大,纤维间距逐渐减小,定向钢纤维水泥基复合材料的起裂特性明显增强。

孔洞数量及孔径对大理岩力学特性影响的试验研究

为分析孔洞数量及孔径对大理岩力学特性的影响,对含不同孔洞数量及孔径的大理岩进行单轴压缩试验,并对破坏前后的试件进行CT扫描,研究其损伤裂纹空间分布特征。试验结果表明,孔洞数量及孔径对试件的强度参数、破坏形式及损伤程度等均有较大的影响,主要具体表现为(1)随着孔洞数量及孔径的增加,试件的弹性模量、峰值强度、起裂应力和起裂应力水平逐渐减小;(2)随着孔洞数量及孔径的增加,试件在破坏过程中的拉剪裂纹增多、远场裂纹减小,且在破坏后的破坏形式逐渐由拉剪破坏过渡到剪拉破坏,破坏后的损伤程度逐渐增加;(3)单轴压缩条件下的含孔试件,其破坏过程在试件的前后方向表现为由一方向另一方逐渐破坏,在试件的上下方向表现为由圆孔所在平面向上下两端逐渐破坏;(4)单轴压缩条件下的含孔岩样损伤分布在试件的前后方向上表现为由一方向另一方的逐渐减小,上下方向上则表现为由圆孔向上下两端逐渐减小,需注意的是由于损伤的叠加效应多孔试件在其上下方的最大损伤面并非位于圆孔处而是位于两圆孔的中间处。