岩石直接拉伸破坏过程及其分形特征的三维数值模拟研究

通过建立带有残余强度的弹脆性拉伸损伤细观力学模型,运用并行有限元计算手段,模拟不同均匀程度的岩石试样在直接拉伸应力作用下的破坏演化过程,得到拉伸断裂位移–应力全过程曲线,并进行理论和试验对比分析验证。通过分析非均匀性对拉伸过程中非线性力学行为及断裂破坏形态,最后讨论了拉伸断裂破坏的分形特征。数值试验结果表明,非均匀程度对岩石直接拉伸破坏过程中的非线性行为有很重要的影响。岩石细观非均匀程度越高,宏观表现出的直接拉伸强度和初始弹性模量越高,破坏的脆性程度越强,但是残余变形能力和残余强度越低,断口表现出更为光滑的形态。三维空间的破坏分形分析表明,分形维数随着拉伸的进行而逐渐增加,当岩石完全拉伸断裂之后分形维数增加到一个恒定的最大值,而分形维数的变化情况同样反映了岩石的非均匀程度和脆性拉伸破坏程度。

聚丙烯纤维混凝土直接拉伸性能的试验研究

重点研究聚丙烯纤维增强混凝土在单轴直接拉伸荷载下的力学性能和纤维混凝土的单轴拉伸应力变形全曲线。提出单轴拉伸相对应力裂缝宽度曲线的理论方程式。由单轴拉伸全曲线得到了纤维混凝土的应力裂缝宽度曲线、断裂能及特征长度等。试验发现:当纤维体积掺量为0 14%时,纤维混凝土的轴心抗拉强度比基准混凝土提高20%,极限拉伸应变提高49%,断裂能提高68%,临界断裂时的最大裂缝宽度增加55%。聚丙烯纤维具有良好的阻裂性能,增强了硬化混凝土的能量吸收能力。

直接拉伸下混凝土的断裂能

混凝土的断裂能是包含混凝土弹性阶段、塑性阶段及破坏全过程的综合参数．本文采用混凝土断裂能测试法中最直观的直接拉伸法，对３种配合比、４种不同截面共６组试件进行了对比试验，探讨了直接拉神试验下混凝土的断裂能．

砼轴向拉伸断裂能的测试研究

通过轴向拉伸试验,给出了截面为10cm×4cm的砼轴向拉伸应力～应变全曲线。全部试验在自行设计、加工组装的刚性辅助加载装置上进行,该刚性加载辅助装置与普通压力试验机配套使用。采用峰点卸荷的方法,成功地测定了试件截面为10cm×4cm的砼断裂能。避免了砼轴向拉伸试件无法预先确定断裂位置的困难。