钢纤维混凝土界面性能的细观力学有限元分析

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由于钢纤维混凝土比一般钢筋混凝土具有更优越的性能,已经越来越广泛的被应用于各种工程领域。钢纤维混凝土是一种新型复合材料,影响其力学性能的因素很多,在促进钢纤维混凝土技术发展和实用化过程中,对其基本力学性能和进行深入的基础理论研究具有十分重要的意义。 本文中,采用细观力学有限元方法,基于剪切滑移滞后理论,在弹性范围内,分别对单向受拉和单向受压情况下的的钢纤维混凝土体积元模型进行了数值计算,得到不同工况下应力场分布和界面剪应力分布,并与理论值作了对比和讨论;计算了拉压联合作用下的有限元模型,得到粘结和部分脱粘情况下纤维和基体的应力场分布及界面剪应力分布。并且讨论了网格细化、钢纤维嵌入长度、体积含量、基体强度、纤维刚度等参数变化对计算模型产生的影响。 利用ANSYS软件的强大前后处理功能,计算了具有离散裂缝的钢纤维混凝土体积元模型,以最大拉应变准则为裂缝张开的判断依据,分析裂缝开裂前后各组分的应力场变化和界面剪应力变化。 本文旨在找一个更加简洁、迅速、有效的计算方法,揭示钢纤维和混凝土之间的作用机理,特别是界面应力传递机理,力图定量的给钢纤维混凝土复合材料设计工艺提供参考依据。
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