考虑纤维取向特征的超高性能混凝土三维细观断裂

作     者：黄宇劼 张慧 高超 徐世烺 HUANG Yujie;ZHANG Hui;GAO Chao;XU Shilang

作者机构：中北大学环境与安全工程学院太原030051 浙江省建筑设计研究院杭州310006 浙江大学建筑工程学院杭州310058 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第52卷第2期

页      面：555-568页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(52208296) 山西省自然科学基金(202203021212132,202203021212142,202203021221115) 

主　　题：超高性能混凝土 纤维取向 数字图像技术 粘结滑移 三维细观断裂模拟 

摘      要：钢纤维取向对超高性能混凝土(UHPC)力学性能有显著影响,传统实验方法较难直接控制纤维取向和分布,且缺乏可同时反映UHPC裂缝演化与纤维作用等复杂机理的三维细观模型,造成了定量分析和模拟验证纤维取向影响的困难。为此,首先开展了UHPC直接拉伸实验,采用外置磁场实现纤维定向并利用图像分析获得纤维倾角分布密度,通过数字图像相关技术(DIC)研究了纤维取向对断裂过程、应力-应变曲线的影响。其次建立了可显式考虑纤维取向和分布、不同倾角的纤维拉拔力本构以及基体离散粘性断裂的三维UHPC细观数值模型,并通过开展的直拉实验获得验证。结果表明:建立的细观模型能有效描述UHPC材料复杂的三维断裂过程;UHPC的应变硬化特性、裂缝发展与最终形态、纤维桥连作用等均受到纤维分布和取向等细观因素的影响。