基于分数阶导数的pva水泥基复合材料蠕变性能研究

《基于分数阶导数的pva水泥基复合材料蠕变性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号10530学号201510181910分类号O316/O631密级硕士学位论文基于分数阶导数的PVA水泥基复合材料蠕变性能研究学位申请人郑业勇指导教师张为民教授学院名称土木工程与力学学院学科专业一般力学与力学基础研究方向新型材料的力学性能二○一八年四月CreepPropertiesofPVAFiberEngineeredCementitiousCompositesBasedonFractionalDerivativesCandidateZhengYeyongSupervisorandRankProf.Zhan

2、gWei-minCollegeCivilEngineeringandMechanicsProgramGeneralandFundamentMechanicsSpecializationNewTypeofMaterialMechanicalPropertiesDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateApril.2018湘潭大学硕士学术论文摘要韧性好、减震性好、耐久性好是PVA水泥基复合材料相比传统混凝土具有的显著优势，因此在桥梁路面修复、结构加固等领

3、域有着广泛的研究和运用前景。材料的蠕变性能关乎到结构整个寿命周期的受力状况，然而目前国内外对PVA水泥基复合材料蠕变性能研究和相应的蠕变模型还鲜有提及。因此，通过蠕变试验研究PVA水泥基复合材料的长期变形规律及其主要影响机理，建立合理的蠕变本构关系为今后配合比设计及蠕变性能评价提供可靠依据具有重要意义。为此，本文基于分数阶微积分理论，对PVA水泥基复合材料蠕变性能进行了系统性的研究工作，其主要研究成果如下：(1)基于分数阶微积分理论，对已构建的多种分数阶模型在粘弹性材料领域的应用情况进行探讨，表明了分数阶模型在描述粘

4、弹性材料力学行为方面具有较高的拟合精度、物理意义明确、参数较少、适用性广等优势。(2)基于分数阶微积分理论，采用分数阶导数元件中的Abel粘壶，替代标准线性体中的经典粘壶，构建了分数阶标准线性体蠕变模型作为PVA水泥基复合材料的轴压蠕变模型，明确了各参数的物理意义。(3)自行设计蠕变加载装置，完成了标准养护28d后轴心抗压强度24.35MPa~51.95MPa的八组PVA水泥基复合材料的轴压蠕变试验。针对这种新型复合材料，采用单位应力下平均微应变来表征材料蠕变性能。根据试验结果分析了水胶比和纤维掺量对材料蠕变性能的影

5、响机理及其作用，并采用扫描电镜对蠕变后的微观形貌进行分析。(4)基于本文的蠕变试验数据，采用标准线性体模型、Burgers模及分数阶标准线性体蠕变模型对试验数据进行拟合分析，并对比了不同模型的拟合相关系数。探讨了试验数据中变量对分数阶标准线性体模型参数的影响以及分数阶标准线性体蠕变模型参数对曲线的影响。(5)根据试验结果分析了利用PVA水泥基复合材料的短期力学性能，预测其长期力学性能的可行性。结果表明瞬态蠕变模量越大，抗压强度越小，其长期蠕变变形越大。本文通过对PVA水泥基复合材料的蠕变力学行为进行深入研究，基于分数

6、阶微积分理论，提出了分数阶标准线性体轴压蠕变模型，考虑了蠕变中的水胶比和纤维掺量两个重要变量的影响。该方面的成果对合理描述PVA水泥基复合材料长期力学行为，全面掌握PVA水泥基复合材料的变形特征以及对预测蠕变变形具有重要现实意义及理论价值。关键词：水泥基复合材料；蠕变模型；Abel粘壶；粘弹性；分数阶导数I湘潭大学硕士学术论文AbstractApolyvinylalcohol(PVA)fiberreinforcedengineeredcementitiouscompositecomparedwiththetradit

7、ionalconcretehassignificantadvantages,e.g.goodtoughness,goodshockabsorption,andgooddurability,soithashadextensiveresearchandapplicationprospectsinthefieldofbridgepavementstructurerepair,reinforcementetc.Creeppropertiesofthematerialaboutthestressofthestructureof

8、thewholelifecycle,however,athomeandabroadofPVAengineeredcementitiouscompositecreepperformancestudyandthecorrespondingcreepmodelisrarelymentioned.Therefore,basedoncreeptestst