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沈阳工业大学学报 2024年第4期46卷 442-448页

作者：姜谙男黄炫茜许梦飞蒋浩鹏大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

针对隧道岩体在高温和荷载共同作用下产生的耦合损伤问题,基于连续损伤力学理论,引入高温-荷载耦合损伤因子,建立了考虑高温作用的广义Hoek-Brown(H-B)准则的弹塑性损伤本构模型,解决了模型在数值积分过程中的奇异点问题,并利用Fortran... 详细信息

针对隧道岩体在高温和荷载共同作用下产生的耦合损伤问题,基于连续损伤力学理论,引入高温-荷载耦合损伤因子,建立了考虑高温作用的广义Hoek-Brown(H-B)准则的弹塑性损伤本构模型,解决了模型在数值积分过程中的奇异点问题,并利用Fortran语言编写了模型的有限元程序。结果表明:模型计算的应力-应变曲线与试验所得到的曲线趋势一致且计算结果误差在5%以内,温度作用下隧洞围岩损伤逐渐加剧,验证了模型的准确性和程序的稳健性,可为火灾作用下隧道围岩安全稳定性评价提供一种有效计算方法。

关键词：广义Hoek-Brown准则耦合损伤模型完全隐式应力返回映射算法弹塑性模型高温-荷载耦合单轴压缩试验应力-应变曲线隧洞

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高温-荷载耦合作用下废旧叠层轮胎隔震垫劣化机理分析

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材料导报 2020年第20期34卷 20187-20192页

作者：张广泰王明阳耿天娇张文梅章金鹏新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830047

为探究高温-荷载耦合作用下废旧叠层轮胎隔震垫(STP)劣化损伤,选取几何尺寸为180 mm×180 mm×69 mm的6层STP,将其置于高温100℃、常温20℃,荷载4 MPa、5 MPa、6 MPa的耦合条件下进行308 h的温度侵蚀试验。随后进行扫描电镜(SEM)、拟静... 详细信息

为探究高温-荷载耦合作用下废旧叠层轮胎隔震垫(STP)劣化损伤,选取几何尺寸为180 mm×180 mm×69 mm的6层STP,将其置于高温100℃、常温20℃,荷载4 MPa、5 MPa、6 MPa的耦合条件下进行308 h的温度侵蚀试验。随后进行扫描电镜(SEM)、拟静力加载试验,观察橡胶分子微观形态变化、STP外观变形以及轮胎炭黑移动过程,结合拟静力试验结果,综合阐明高温-荷载耦合作用下STP劣化机理。结果表明:高温-荷载耦合作用使STP橡胶表面层的交联密度显著提升、局部分子量增大、STP内部橡胶分子形成饱和化学键、反应活性降低、形态发生转变,导致STP竖向刚度在4 MPa下最大提高31.9%;水平等效刚度提高,但退化速率比常温下快;竖向变形性能变差,在不同设计压应力下的变形量均在2%以内;最大单圈耗能较常温下减小2.5%。研究成果可为新型墙下叠层隔震结构在高烈度村镇地区的推广和应用提供理论参考。

关键词：高温-荷载耦合废旧叠层轮胎隔震垫损伤机理力学性能

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C80高性能混凝土简支梁高温热应变试验及模拟研究

C80高性能混凝土简支梁高温热应变试验及模拟研究

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作者：陈尧太原理工大学

学位级别：硕士

高性能混凝土具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性的优势,正广泛应用于各类土木工程中。同时,因其致密的内部结构,遭受突发性火灾高温时,在内部蒸汽压、热应变和温度应力等因素作用下,高性能混凝土极易发生爆裂、剥落等现象,使混凝土... 详细信息

高性能混凝土具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性的优势,正广泛应用于各类土木工程中。同时,因其致密的内部结构,遭受突发性火灾高温时,在内部蒸汽压、热应变和温度应力等因素作用下,高性能混凝土极易发生爆裂、剥落等现象,使混凝土结构承载力急剧下降,甚至坍塌,严重危害人员的生命和财产安全。因此,深入研究高性能混凝土构件在高温作用下的损伤劣化机制,对揭示高性能混凝土的高温爆裂机理和提高高性能混凝土结构抗火性能具有重要的现实意义和社会经济意义。本文依托国家自然科学基金(51478290),以C80高性能混凝土简支梁为研究对象,通过埋置振弦应变计研究高温作用下高性能混凝土简支梁内部热应变随受火温度的变化情况;通过对比聚丙烯纤维掺量为0%和0.2%的高性能混凝土(简称HPC和PPHPC)小梁内热应变的变化,研究PP纤维对高温-荷载耦合作用下高性能混凝土简支梁内部热应变的影响;借助ABAQUS软件对高性能混凝土简支梁高温-荷载作用下温度场、热应力、热应变和位移进行有限元模拟研究,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。为高性能混凝土结构抗火性能设计、火灾后损伤评估和相关规范制定提供试验和理论参考。主要研究内容如下。1.C80高性能混凝土力学性能试验研究。对高温作用后HPC和PPHPC进行力学性能试验。结果表明:随着受火温度的升高,混凝土轴压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度均持续下降;500℃之前,PPHPC的轴压强度均大于HPC的轴压强度;受火温度小于250℃时,PPHPC的弹性模量大于HPC的弹性模量;各等级温度作用后,PPHPC的劈裂抗拉强度均大于HPC的劈裂抗拉强度。2.高温(电阻炉)无荷载热应变试验研究。采用电阻炉对混凝土小梁进行高温作用,研究高性能混凝土简支梁不同深度处热应变的变化情况。结果表明:距小梁底部受火面由近及远,应变值由拉应变逐渐转变为压应变,应变值变化幅度逐渐增大;相同温度下,靠近受火面处PPHPC与HPC的应变值接近,距受火面较远处,PPHPC的应变值小于HPC的应变值;相同深度处,PPHPC的应变值远小于HPC的应变值。3.高温(明火)与荷载耦合热应变试验研究。采用自制明火炉对混凝土小梁进行加热,研究高性能混凝土简支梁在高温-荷载耦合作用下不同深度处热应变的变化情况。结果表明:高温(明火)与荷载耦合热应变试验结果与高温(电阻炉)无荷载热应变情况规律基本相同;相同深度处,高温(明火)与荷载耦合作用下小梁试件的热应变均大于高温(电阻炉)无荷载作用下小梁试件的热应变;高温(明火)与荷载耦合作用下小梁试件内横向应变值的变化幅度大于纵向应变值的变化幅度;相同深度处,PPHPC的应变值远小于HPC的应变值。4.高温与荷载耦合作用下简支梁热应变模拟研究。借助ABAQUS软件对简支梁在高温-荷载耦合作用下的温度场、热应力、热应变和位移情况进行模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:受火时间相同时,距简支梁底部受火面越近,温度越高;最大应力值出现在简支梁横截面中心处;模拟简支梁内部各深度处应变值变化趋势与高温(明火)-荷载耦合试验中小梁试件内部相应深度处应变值变化趋势基本一致;模拟简支梁最大位移出现在底部受火面边缘处;受火时间相同时,PPHPC的温度值、应力值、应变值和位移均小于HPC。

关键词：高性能混凝土简支梁高温-荷载耦合聚丙烯纤维热应变有限元模拟

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