本研究设计了一种基于液压胀破的多轴拉伸测试装置和数据处理方法,以准确表征聚合物防水膜的拉伸性能。测试结果显示随着防水膜厚度的增加,拉伸峰值应力降低;随着试件直径的增加,拉伸峰值应力增加;与单轴拉伸相比,多轴拉伸避免了“颈缩”效应,断裂伸长率降低;防水膜的应力-应变曲线符合线性应变强化弹塑性模型,并可通过多轴拉伸试验拟合得到相关参数。结论表明,多轴拉伸方法结果更接近实际工况下的应力-应变响应,可为合理评估防水膜在工程环境中的力学性能提供参考和借鉴。

在吸能盒碰撞仿真中,准确的应力-应变曲线是获得可靠仿真结果的前提。为获得准确的应力-应变曲线,以吸能盒在实际压缩中测得的力-行程曲线为参考,采用了试验设计、近似模型和遗传算法相结合的反求优化方法,对吸能盒仿真应力-应变曲线参数进行二次反求优化计算,将二次反求优化得出的仿真应力-应变曲线参数输入到仿真模型中,与试验数据进行对比。结果表明仿真求解与试验得出的力-行程曲线整体变化趋势基本吻合,仿真求解和试验得出的触发力、平台力的偏离度较小。

利用ABAQUS有限元软件模拟双层箍筋约束圆形柱,采用混凝土损伤塑性本构模型、钢筋双折线本构模型建立了圆形柱竖向承载特性有限元模型。分别对混凝土和箍筋采用四面体单元和六面体单元划分网格,通过应变控制加载,得到模拟的双层箍筋约束混凝土圆形柱核心混凝土的应力-应变曲线、应力云图,分析了内外层箍筋对核心混凝土的约束效应。结果表明:模拟结果和试验结果的吻合性较好。

通过改变石粉(SP)含量(0、5%、10%、15%)和再生粗骨料(RCA)取代率(0、33%、66%、100%)进行了48个棱柱体受压应力-应变全曲线试验,研究了石粉、再生粗骨料对机制砂再生混凝土轴心抗压强度、峰值应变和弹性模量的影响。基于损伤力学原理,参考已有的普通混凝土应力-应变本构关系,建立了机制砂再生混凝土单轴受压应力-应变本构方程。结果表明:理论曲线与试验数据吻合度较好。

为了改善水泥基材料的抗裂性能,满足建筑在加固、修复过程中对修补材料高韧性的需求,将耐碱玻璃纤维网、玻璃纤维方格布、玻璃纤维毡3种二维纤维分别掺入到聚合物水泥砂浆中,研究了不同二维纤维增强材料对聚合物水泥砂浆拉伸性能的影响,通过应力-应变曲线和拉伸破坏形态揭示了二维纤维增强材料对聚合物水泥砂浆的作用机理,通过对掺二维纤维增强材料聚合物水泥砂浆进行浸水和碱溶液处理,评价了其耐水、耐碱性能。结果表明:3种二维纤维增强材料均能提高聚合物水泥砂浆的拉伸强度与断裂伸长率,其中,玻璃纤维方格布对提升聚合物水泥砂浆的拉伸强度最有利;浸水和碱溶液处理均会影响掺二维纤维增强材料聚合物水泥砂浆的拉伸性能,其中,碱溶液处理更不利。

根据配筋UHPC梁中钢纤维的分布、体积掺量和受力情况,采用具有加筋特性的Solid65单元进行钢纤维模拟,考虑配筋UHPC梁受力过程分为弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段,建立了钢纤维三折线本构模型。模拟结果与试验值吻合程度较好,表明该模拟方法精度较高。

研究了玄武岩纤维(BF)掺量对掺沙漠砂混凝土抗压强度、单轴受压应力-应变曲线、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明:BF对掺沙漠砂混凝土的抗压强度和弹性模量影响较小;掺沙漠砂混凝土的劈裂抗拉强度随着BF掺量的增加呈先增大后减小的趋势,BF最佳掺量为0.4%;BF掺沙漠砂混凝土的应力-应变曲线发展规律与普通混凝土类似;采用普通混凝土的弹性模量计算公式能较准确地计算出BF掺沙漠砂混凝土的弹性模量。

利用废弃PET塑料制备了再生PET塑料骨料(RPA),研究了RPA部分取代天然细骨料(0、10%、20%、30%、40%)对砂浆单轴受压性能的影响,并建立了掺RPA砂浆的单轴受压应力-应变本构关系。结果表明:随着RPA取代率的增加,试件的延性增加,应力-应变曲线上升段和下降段斜率逐渐降低,峰值应力和弹性模量逐渐降低;试件的峰值应变、极限应变和抗压韧性指数均随着RPA取代率的增加而增大;建立的掺RPA砂浆单轴受压本构方程计算结果与试验结果吻合较好。

研究了再生粗骨料取代率、纤维的体积掺量和掺入方式对再生混凝土性能的影响,根据实测应力-应变曲线,计算出了各组试件的压缩韧度指数和弹性模量。结果表明:再生混凝土的抗压强度略低于天然骨料混凝土,掺入纤维可显著提高再生混凝土的抗压强度、韧性和弹性模量;单掺时,对于抗压强度和弹性模量,玻璃纤维、PVA纤维的最佳掺量分别为0.45%、0.05%,对于韧性,玻璃纤维、PVA纤维的最佳掺量分别为0.45%、0.10%;当再生粗骨料取代率为50%时,玻璃纤维和PVA纤维混杂掺加对再生混凝土抗压强度、韧性和弹性模量的提升效果优于单一纤维;当再生粗骨料取代率为100%时,单一纤维对再生混凝土抗压强度、韧性和弹性模量的提升效果优于混杂纤维。

在材料学中应变硬化指数的物理意义是反映材料均匀变形的能力。文中通过研究材料的拉伸应力-应变曲线和相关公式,推导了应变硬化指数与材料的屈服强度和抗拉强度之间的关系和公式,并介绍了如何使用MS Excel的计算功能求解材料的应变硬化指数n值的方法。