短纤维增强混凝土破坏过程及其尺寸效应数值模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.com第40卷，第2期公路工程Vo1．40，No．22015年4月HighwayEngineeringApr．，2015短纤维增强混凝土破坏过程及其尺寸效应数值模拟张巨功(山西省交通科学研究院，山西太原030006)[摘要】基于细观力学理论建立纤维混凝土细观结构模型，并利用数值模拟技术分析了纤维混凝土单轴受压破坏过程及其尺寸效应。首先将纤维混凝土视为由粗集料、硬化纤维水泥砂浆及两者之间的界面过渡区组成的三相复合材料，然后建立了纤维砂浆延性损伤力学模型和内聚力界面模型。计算结果表明，标准试件的计算结果与实测结果差异较小；纤维混凝土抗压强度随试件尺寸增大而逐渐减小，

2、且变化幅度逐渐降低，峰值后应力应变曲线的下降速率随着试件尺寸增大而加快；尺寸效应是由试件内部断裂裂纹的萌生、扩展和损伤带演化形成过程中应变能的耗散所引起。[关键词】纤维混凝土；尺寸效应；抗压强度；破坏形态；数值模拟[中图分类号]Tu528．Ol[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2015)02—0087—05NumericalSimulationofFailureProcessandSizeEfiectofRandomShortFiberReinforcedConcreteZHANGJugong(ShanxiTransportationResearchInstitute，Taiy

3、uan，Shanxi030006，China)[Abstract]Mesoscopicstructuremodeloffiberreinforcedconcretewasestablishedonthebasisofmesoscopicmechanicstheoryinthepresentstudy．Thefailureprocessandsizeefectoffiberreinforcedconcreteunderuniaxialcompressionwasanalyzedusingnumericalsimulationtechnology．Atfirst，fiberreinforcedc

4、oncretewasregardedastheintegrationofthree：phasecompositematerials，suchascoarseag—gregate，hardenedfiberreinforcedmortarandtheinterracialtransitionzonebetweenthetwo．Thentheductiledamagemechanicsmodelsoffiberreinforcedmortarandcohesioninterfacemodelwereestab—lished．Theresultsshowthatthedifferencebetwe

5、enthecalculationresultofstandardspecimenandthemeasuredresultissmal1．Thecompressivestrengthoffiberreinforcedconcretedecreasesgraduallywiththeincreasespecimensize，andtherangeabilitydecreasesslowly．Thestress-straincurveafterthepeakvaluefallssharplywiththeincreaseofspecimensize．Thesizeefectiscausedbyth

6、eprocessofstrainenergydissipationduringtheinitiationandpropagationoffracturecrackandevolutionofdamagezone．[Keywords]fiberreinforcedconcrete；sizeeffect；compressivestrength；failurecharacteristic；numericaIsimulation系。范向前等系统研究了腐蚀条件下不同尺寸0引言及不同钢纤维体积率情况下钢纤维混凝土的尺寸效纤维增强混凝土具有高延性和高韧性等优点，应，建立了钢纤维混凝土不同强度指标的折减系在

7、交通与土木工程领域得到广泛应用¨引。但随着数。JiangZhengwu等通过对纤维混凝土断裂工程结构向大型及超大型方向发展，纤维混凝土强韧性的尺寸效应分析，认为纤维混凝土试件尺寸对度尺寸效应问题已成为其工程应用中的研究热点。其断裂韧性及荷载挠度曲线都有明显的影响。传统钱觉时等通过大量试验研究了高强及超高强混凝土的纤维混凝土尺寸效应室内试验结果较为分散且受的强度尺寸效应，得到了混凝土脆性与尺寸间的关外界影响因素