CN108647412A - 一种ecc裂缝面纤维架桥应力数值试验方法 - Google Patents

一种ecc裂缝面纤维架桥应力数值试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种ECC裂缝面纤维架桥应力数值试验方法，包括以下步骤：步骤1：构建用于测量工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力的数值模型；步骤2：对数值模型的工程水泥基复合材料裂缝面的任意位置随机投入短纤维；步骤3：对短纤维引入纤维与基体存在的粘结‑滑移约束条件；步骤4：在数值模型中部虚拟材料块体施加竖向剪切荷载，输出裂缝面纤维架桥应力‑剪切应变关系曲线，直至荷载降为0时停止施加竖向剪切荷载；该发明方法操作简单，无需使用真实材料进行测量，大大节省测试试验成本。

Description

一种ECC裂缝面纤维架桥应力数值试验方法
技术领域
本发明涉及一种ECC裂缝面纤维架桥应力数值试验方法；属于土木工程技术领域。
背景技术
工程水泥基复合材料因其高延性、高强度等优异性能，成为具有广阔应用前景的建筑材料。与混凝土不同，工程水泥基复合材料受剪能力不仅受裂缝面压缩侧的接触咬合作用影响，也受裂缝面拉伸侧的纤维架桥作用影响。为了保证工程水泥基复合材料在工程使用中的安全性，必须对工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力进行研究，为工程应用提供指导。目前，国内外工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力试验方式复杂，且需耗费大量时间。
发明内容
本发明提供一种ECC裂缝面纤维架桥应力数值试验方法，其目的在于，克服现有技术中试验方式复杂且成功率低的问题。
一种ECC裂缝面纤维架桥应力数值试验方法，包括以下步骤：
步骤1：构建用于测量工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力的数值模型；【如图1所示】；
工程水泥基复合材料即为ECC；
数值模型中人工裂缝由虚拟材料形成，所述虚拟材料与工程水泥基复合材料具有相同的弹性模量，且设定虚拟材料一直保持弹性不开裂；
步骤2：对步骤1所述数值模型的工程水泥基复合材料裂缝面的任意位置随机投入短纤维；
步骤3：对步骤2所述短纤维引入纤维与基体存在的粘结-滑移约束条件；【步骤3中所述的约束条件是通过现有技术中的已知试验获得；】
步骤4：利用有限元软件对数值模型中部虚拟材料块体施加竖向剪切荷载，输出裂缝面纤维架桥应力-剪切应变关系曲线，直至荷载降为0时停止施加竖向剪切荷载。
所述步骤4中使用的有限元软件为ABAQUS软件。
所述步骤4中竖向剪切荷载的施加从0MPa开始逐级增加，每级为0.1MPa。
有益效果
本发明相比现有技术而言，其优点如下：
该测试方法避开了现有技术中纤维架桥应力测试试验的不足，采用虚拟材料形成人工裂缝，用以表述工程水泥基复合材料裂缝面，并构建用于测量工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力的数值模型，可对工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力进行数值测试试验。该发明方法操作简便，用计算机仿真即可实现，无需使用真实材料进行测量，大大节省测试试验成本。
附图说明
图1为应用本发明方法构建的数值模型示意图；
图2为具体实施方式中工程水泥基复合材料单向拉伸应力-应变关系曲线；
图3为应用本发明方法测试得到的工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力-剪切应变关系曲线；
标号说明：1-两侧虚拟材料，2-中部虚拟材料块体，3-人工裂缝，4-纤维，5-竖向剪切荷载。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
以某工程水泥基复合材料为例，其单向拉伸应力-应变关系曲线如图2所示，来详细说明该工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力数值试验。
(a)构建用于测量工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力的数值模型；
(b)对上述数值模型的工程水泥基复合材料裂缝面的任意位置随机投入短纤维；
(c)对上述短纤维引入纤维与基体存在的粘结-滑移约束条件；
(d)利用有限元软件ABAQUS对数值模型中部虚拟材料块体施加竖向剪切荷载，输出裂缝面纤维架桥应力-剪切应变关系曲线，如图3所示，直至荷载降为0时停止施加竖向剪切荷载，完成工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力数值试验。从图3中可以看出，工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力先逐渐增大，然后逐渐减小，而采用本发明所述的方法能够准确的测量出这一变化过程。

Claims (3)

1.一种ECC裂缝面纤维架桥应力数值试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建用于测量工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力的数值模型；【如图1所示】；
工程水泥基复合材料即为ECC；
数值模型中人工裂缝由虚拟材料形成，所述虚拟材料与工程水泥基复合材料具有相同的弹性模量，且设定虚拟材料一直保持弹性不开裂；
步骤2：对步骤1所述数值模型的工程水泥基复合材料裂缝面的任意位置随机投入短纤维；
步骤3：对步骤2所述短纤维引入纤维与基体存在的粘结-滑移约束条件；【步骤3中所述的约束条件是通过现有技术中的已知试验获得；】
步骤4：利用有限元软件对数值模型中部虚拟材料块体施加竖向剪切荷载，输出裂缝面纤维架桥应力-剪切应变关系曲线，直至荷载降为0时停止施加竖向剪切荷载。
2.根据权利要求1所述的一种工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力数值试验方法，其特征在于，所述步骤4中使用的有限元软件为ABAQUS软件。
3.根据权利要求1所述的一种工程水泥基复合材料裂缝面纤维架桥应力数值试验方法，其特征在于，所述步骤4中竖向剪切荷载的施加从0MPa开始逐级增加，每级为0.1MPa。
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CN110595884A (zh) * 2019-09-06 2019-12-20 南京林业大学 一种基于双面纯剪的ecc裂缝面剪切应力试验方法及系统

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