混凝土的宏观与细观力学性能分析

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1、混凝土的宏观与细观力学性能分析　　混凝土材料的宏观力学性能，主要源于其内部的微缺陷的萌生、扩展、交汇贯通等细观结构的变化过程，以下是一篇关于混凝土宏观力学性能探究的论文范文，供大家阅读借鉴。　　引言　　混凝土，是一种由水泥石、骨料和二者之间的界面过渡区所构成的三相复合材料。并且，各相之中由于天然或人工的因素而包含大量的初始微缺陷(微裂缝和微空洞等).故，混凝土的力学性能不可避免地由三相与微缺陷所共同决定。　　然而，不仅混凝土材料复杂的宏观力学行为，让人们难于把握;而且，从宏观层次所进行的力学性能研究，也很难从根本上解释各种宏观力学行为。于是，在细观层次上，对混凝土材料细观结构构成及其变化，进行

2、现象规律等的试验统计、简化概括等的数值模拟、抽象升华等的理论分析等一系列研究，人们希望能够从中找到既能有效表征混凝土材料力学性能的模型，又能合理解释其复杂力学行为的理论。也因此，混凝土细观力学研究，成为当前一个人们极为热衷的研究方向。　　本试验介绍了混凝土宏细观力学性能及细观力学机理研究现状，总结了混凝土细观力学机理研究的不足之处，提出了混凝土力学性能与力学机理的宏细统一，拉压同质，压拱拉裂的研究思路与力学模型。此研究思路与力学模型，有可能较好地统一混凝土宏观非线性力学行为与细观损伤演化过程，较好地解释混凝土在拉压应力、拉压循环应力等状态下力学行为的细观损伤机理(本质).　　1、混凝土宏观力学

3、性能　　混凝土的宏观力学性能，主要有：不同加载方式下的力学性能，不同加载速率下的力学性能和不同构件尺寸的力学性能等。下文简述前两者。　　1.1不同加载方式下的力学性能　　混凝土在不同加载方式下的力学性能，主要表现为：σ-ε曲线特征方面、弹性模量方面、强度方面、应变或变形方面和单边效应方面等(表1).故分别概述混凝土各个方面的力学性能。　　(1)σ-ε曲线特征方面在单轴单调荷载作用下，混凝土的应力-应变关系曲线具有明显的非线性特征[1]:初始阶段表现出线弹性，而后则为非线性，且呈现出应变强化与应力软化等特征。　　通过KARSAN等[2]的单

4、轴拉伸试验与GOPALAR-ATNAM等[3]的单轴循环压缩试验(图1),可知：混凝土σ-ε曲线具有滞回效应，主要表现为循环单轴荷载作用下，由卸载-再加载的应力应变曲线包围形成环状的滞回面积。三轴拉伸的线性，主要表现混凝土在三轴拉伸荷载作用下，各轴向的应力应变关系曲线均基本表现为线性。　　(2)弹性模量方面通过单轴拉伸试验与单轴循环压缩试验[2-3](图1),可知：混凝土弹模劣化，主要表现为随着荷载的循环作用，混凝土的割线弹性模量不断降低等。　　(3)强度方面单轴单调受拉的混凝土强度远低于单轴单调受压的强度，前者仅为后者的120~110[1].在双轴压缩荷载作用

5、下，混凝土具有强度提高性，主要表现为随着一个方向抗压强度的提高，另一个方向的抗压强度逐渐提高，且双轴等压时的抗压强度略高于单轴抗压强度。在拉压双轴加载时，混凝土拉压性能的随拉性，主要表现为压缩加载方向的强度，随拉伸加载方向的拉应力的增加而降低。双轴拉伸加载时，混凝土力学性能的无影响性，主要表现为双轴受拉的强度稍低于单轴抗拉强度，或者二者基本一致等[1].　　(4)应变或变形方面混凝土单轴单调受拉表现出脆性，而单轴单调受压表现出明显的延性(塑性),并且前者的变形集中发生在极限强度附近，后者的变形表现出较明显的缓慢发展过程。　　通过KARSAN等[2]的单轴拉伸试验与GOPALAR-ATNAM等[

6、3]的单轴循环压缩试验(图1),可知：在混凝土的不可复变形方面，主要表现为卸载后材料一部分不可恢复的变形，随着循环荷载作用而逐渐增大。　　双轴压缩的体积膨胀现象，主要是指尽管体积应变在极限值以前随荷载增加而减小，但达到极限应变后，其随荷载而不断增大等[1].三轴压体积应变的应力比条件性---应力比小的时候，体积膨胀显着;而应力比增加，其体积膨胀越不明显;三轴的压力比约为1的时候，没有明显的体积膨胀[1].　　(5)单边效应方面单轴单调的拉、压荷载作用下，混凝土的单边效应是指，在强度和变形等方面混凝土表现出迥然不同的特性[1]:在强度方面，单轴单调受拉的混凝土强度远低于单轴单调受压的强度;在变形

7、方面，混凝土单轴单调受拉表现出脆性，而单轴单调受压表现出明显的延性(塑性),并且前者的变形集中发生在极限强度附近，后者的变形表现出较明显的缓慢发展过程。　　混凝土在单轴反向循环加载下[1],其单边效应，主要表现为弹性模量的反向增加或降低，即当经过单轴拉荷载作用后，反向施加压荷载，混凝土的弹模明显比拉伸后的状态增加(也可称为弹模恢复);而反之，弹模降低。　　(6)其他方面在双轴压缩加载时，混凝土的双