• ISSN 0258-2724
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超高性能混凝土中钢纤维锈蚀的细观力学分析

舒刚 张清华 黄云 卜一之

舒刚, 张清华, 黄云, 卜一之. 超高性能混凝土中钢纤维锈蚀的细观力学分析[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(6): 1268-1276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170453
引用本文: 舒刚, 张清华, 黄云, 卜一之. 超高性能混凝土中钢纤维锈蚀的细观力学分析[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(6): 1268-1276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170453
SHU Gang, ZHANG Qinghua, HUANG Yun, BU Yizhi. Micromechanical Analysis of Steel Fiber Corrosion in Ultra-high Performance Concrete[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(6): 1268-1276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170453
Citation: SHU Gang, ZHANG Qinghua, HUANG Yun, BU Yizhi. Micromechanical Analysis of Steel Fiber Corrosion in Ultra-high Performance Concrete[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(6): 1268-1276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170453

超高性能混凝土中钢纤维锈蚀的细观力学分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170453
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51578455,51378431,51178394);国家科技支撑计划(2011BAG07B03);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2682014CX078);湖北省交通运输厅科技项目(2017-538-2-4)
详细信息
    作者简介:

    舒刚(1991—),男,工程师,研究方向为钢结构和混凝土结构桥梁,E-mail:shu_gang@foxmail.com

    通讯作者:

    张清华(1975—),男,教授,博士,博士生导师,研究方向为高疲劳抗力钢与混凝土组合结构桥梁,E-mail:swjtuzqh@126.com

  • 中图分类号: U448.38

Micromechanical Analysis of Steel Fiber Corrosion in Ultra-high Performance Concrete

  • 摘要: 为了研究钢纤维体积含量和锈蚀程度对结构强度和变形的影响,通过自行编写Python脚本文件,对ABAQUS软件进行二次开发,实现了钢纤维在超高性能混凝土(UHPC)基体中的大批量随机乱向均匀分布;在此基础上研究了UHPC带缺陷锈蚀模拟方法,进而探索了钢纤维锈蚀的等效方法;最后以UHPC梁四点抗弯试验为例,对UHPC细观力学分析方法、锈蚀的模拟方法和等效手段进行了验证. 研究结果表明:当纤维体积含量为2% 时,UHPC梁的抗弯曲性能最佳;影响锈蚀效应的关键因素为锈蚀造成纤维截面削弱、锈坑附近产生应力集中、界面粘结遭到破坏;采用随机材料属性分配的方式,仅局限于模拟UHPC梁的宏观变形,无法准确模拟应力场分布情况.

     

  • 图 1  RVE中的第i根纤维(Fibre-i)

    Figure 1.  i-th fiber in the RVE

    图 2  随机纤维生成流程

    Figure 2.  Flow chart of random fiber

    图 3  坑蚀特征

    Figure 3.  Pit erosion characteristics

    图 4  椭球形锈坑

    Figure 4.  Ellipsoidal rust pit

    图 5  四点抗弯模型

    Figure 5.  Model of the four-point bending

    图 6  钢纤维三维模型

    Figure 6.  3D model of steel fiber

    图 7  UHPC梁有限元模型

    Figure 7.  Finite element model of UHPC beam

    图 8  纤维分布模型

    Figure 8.  Model of fiber distribution

    图 9  锈蚀钢纤维有限元模型

    Figure 9.  Finite element model of corroded steel fiber

    图 10  随机材料属性有限元模型

    Figure 10.  Finite element model of random material properties

    图 11  荷载-挠度曲线

    Figure 11.  Load-deflection curve

    图 12  抗弯强度

    Figure 12.  bending strength

    图 13  随机材料属性下的Mises应力

    Figure 13.  Mises stress diagram of random material properties

    表  1  锈坑参数

    Table  1.   Pit parameters

    锈蚀程度锈坑深度/mm锈坑宽度/mm
    $1$ 0.08 0.30
    $2$ 0.08 1.10
    $3$ 0.18 0.30
    $4$ 0.18 1.10
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-14
  • 修回日期:  2018-06-20
  • 网络出版日期:  2018-06-22
  • 刊出日期:  2019-12-01

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