纖維混凝土是一種復雜的復合材料,摻入不同種類和不同摻量的纖維,其宏觀力學性能都不一樣。為此,從細觀層次研究其增強機理,從而用細觀參數(shù)來反映材料宏觀力學性能,達到只要知道材料的細觀參數(shù),就能準確預報纖維混凝土宏觀力學性能。我們將對鋼纖維混凝土在拉伸受力情況下的強度預報作初步研究。

 我們對鋼纖維混凝土在各應(yīng)力水平下的等幅彎曲疲勞性能進行了實驗研究,測得了鋼纖維混凝土疲勞壽命、變形和彈性模量衰減量。在實驗基礎(chǔ)上,用疲勞統(tǒng)計學理論研究了鋼纖維混凝土彎曲疲勞壽命的概率分布規(guī)律,得出鋼纖維混凝土的疲勞壽命方程,并根據(jù)實測數(shù)據(jù)回歸出了鋼纖維混凝土疲勞變形和抗折彈性模量衰減規(guī)律的經(jīng)驗公式。疲勞破壞過程實際上是微損傷累積過程,根據(jù)損傷力學理論并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)得出鋼纖維混凝土彎曲疲勞損傷演變方程。
  鋼纖維混凝土可以看作為由混凝土基體和鋼纖維組成的二項復合材料,運用復合材料細觀力學中的剪滯法推導了材料受力時軸向和斜向鋼纖維的應(yīng)力分布以及纖維和混凝土基體粘結(jié)界面中剪應(yīng)力分布。根據(jù)短纖維在基體中取向的幾何模型,建立了鋼纖維在基體中分布的概率函數(shù)。在此基礎(chǔ)上,推出了鋼纖維單向分布和隨機分布兩種情況下鋼纖維混凝土的拉伸強度,并根據(jù)己有的界面粘結(jié)理論,推導出了鋼纖維混凝土拉伸初裂強度和極限強度。
  研究結(jié)果可歸納得出:鋼纖維混凝土靜壓抗折強度比素混凝土有較大提高,抗疲勞性能有明顯改善,鋼纖維混凝土彎曲疲勞壽命分布服從兩參數(shù)威布耳分布,文中得出的疲勞壽命方程、疲勞變形經(jīng)驗公式和疲勞損傷演變方程能正確描述鋼纖維混凝土彎曲疲勞特性。理論研究結(jié)果表明,用復合材料細觀力學可以建立細觀參數(shù)與宏觀力學性能關(guān)系,對了解鋼纖維混凝土增強機理、指導鋼纖維混凝土的細觀設(shè)計等具有重要意義。

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