考虑疲劳累积损伤的FRP-混凝土界面剥离模拟

鉴于疲劳累积损伤对FRP-混凝土界面黏结性能有重要影响, 通过统计分析既有FRP-混凝土界面疲劳剪切试验数据, 基于界面黏结疲劳退化双线性模型获得界面残余滑移量、峰值剪应力和初始刚度的疲劳退化规律, 发现随着荷载循环次数的增加, 界面残余滑移量增加, 而峰值剪应力与初始刚度均减小. 并采用基于内聚力模型的有限元法对典型界面疲劳剪切试验进行模拟, 得到了不同荷载循环次数下的界面黏结滑移关系. 模拟所得峰值剪应力、界面断裂能和界面剪切刚度与理论模型接近, 但极限滑移量大于理论模型, 黏结滑移曲线符合典型试验曲线特征. 从有限元模拟结果可知, 疲劳荷载作用会显著降低界面承载力, 但界面破坏特征并未发生显著变化.     

复杂条件下FRP-混凝土界面剥离机理研究分析

从理论模型、试验研究和数值模拟讨论了影响FRP-混凝土界面粘结性能的关键因素, 分析了环境因素和加载速率对FRP-混凝土界面粘结性能以及极限承载力的影响, 指出了复杂条件下FRP-混凝土界面分析亟待解决的关键问题.     

考虑应变率效应的FRP-混凝土界面正拉黏结性能研究

为揭示FRP-混凝土界面正拉黏结性能的应变率效应, 对60个标准试件进行快速荷载下的正拉试验, 研究了加载速率、FRP种类及混凝土强度等级3个参数对FRP-混凝土界面正拉黏结强度的影响规律. 在欧洲规范建议的幂函数模型基础上, 通过回归拟合建立了考虑应变率效应的正拉黏结强度预测模型, 并验证其可靠性. 结果表明: 正拉黏结强度随着加载速率的增大而提高; 在中高加载速率时, 加载速率对正拉黏结强度的影响有减弱趋势; 黏贴CFRP的试件正拉黏结强度明显高于黏贴BFRP的试件; 正拉黏结强度随着混凝土强度等级的提高而提高.     

长期荷载作用下含粘弹性界面层合板的力学行为

采用状态空间法研究了含弱界面斜交铺设复合材料层合板的力学行为. 选用Kelvin-Voigt粘弹性本构关系模拟结构的界面特性. 为了考察长期荷载作用下层合结构依赖于时间变量的力学响应, 通过递推关系在时间域内构建了一组关于层间滑移量的状态微分方程, 从而得到了结构中各物理量在任意时刻的弹性力学精确解. 通过与其他学者研究结果的比较, 验证了本研究方法的准确性和有效性. 研究结果表明, 层间弱粘结会严重影响复合材料层合结构的力学特性, 降低结构的承载力和整体刚度.     

基于PSR模型框架下的南昌市土地生态安全综合评价

利用PSR(压力-状态-响应)模型,构建南昌市土地资源安全评价指标体系,并有效结合灰色关联分析法和熵权法,对南昌市2001年到2011年的土地生态安全状况进行综合评价并分级。评价结果表明:南昌市土地资源生态安全状况在2003年之前尚达到Ⅳ类的"较安全状态",而从2004年起连续7年处于Ⅲ类的"临界安全"水平,直到2011年才恢复到Ⅳ类"较安全状态";且人口密度、产业结构、耕地数量、建设用地面积及化肥施用量是威胁南昌市土地生态安全的主要因素。     

预应力CFRP板平板锚具承载力评估理论与试验研究

为揭示CFRP板平板锚具的锚固机理, 建立了该锚具的承载力理论模型, 并利用该模型预测CFRP板平板锚具的临界锚固长度. 通过试验获得了模型所需的锚固界面剪应力与压应力的关系式. 该模型研究了锚固区界面剪应力的纵向折减及横向压应力分布的不均匀性, 并通过试验测得了界面剪应力的纵向折减系数. 利用上述模型就平板锚具设计参数对锚固性能的影响进行了分析. 结果表明, 界面剪应力折减率随着锚固长度的增大而增大, 横向压应力分布的不均匀性随着锚固宽度的增大而增大, 增大界面压应力和夹板厚度能有效提高横向压应力分布的均匀度; 临界锚固长度随夹板厚度的增大而减小, 且当夹板达到合适厚度后继续增大, 对临界锚固长度的影响逐渐变小; 随着界面压应力的增大, 界面剪应力增大, 临界锚固长度减小; 对于工程常用CFRP板尺寸100mm×2.0mm, 当界面压应力取100MPa, 平板锚具夹板厚度取32mm时, 所需的临界锚固长度为296mm, 对应的锚具设计承载力为480kN, 理论上能使CFRP板抗拉强度获充分发挥.     

冲击压缩载荷下大尺寸混凝土力学响应的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件模拟打击气压为0.6、0.8、1.2MPa下大尺寸混凝土的SHPB束杆试验. 试验结果表明, 模拟得到的冲击试验过程中束杆传播的入射、反射及透射应力波信号与实测结果比较, 波形总体吻合较好, 入射波偏差很小, 反射波和透射波差异略大; 打击气压越大, 试样破损速度越快. 数值模拟给出了不同打击气压下大尺寸混凝土破坏形貌变化的规律.     

陶粒混凝土冲击损伤演化的三维数值模拟

为了研究陶粒混凝土在冲击载荷下的损伤演化规律, 利用蒙特卡洛随机数和背景网格建模方法, 建立了陶粒混凝土的三维数值模型, 模拟了冲击载荷下陶粒混凝土的损伤演化过程. 研究表明: 冲击载荷下陶粒混凝土的细观损伤演化速度随着陶粒体积分数的增加和加载脉冲的增加而增加. 细观数值模拟还显示了陶粒混凝土的破坏过程, 即损伤演化从陶粒骨料开始, 之后向砂浆基体延伸扩展.     

不同落锤速度冲击下混凝土和RC梁破坏研究

为探究冲击载荷作用下钢筋混凝土(RC)梁的破坏模式转变及影响因素, 对素混凝土梁和无箍筋轻RC梁试样开展落锤冲击实验及有限元分析, 结果表明: (1) RC梁的冲击破坏模式与冲击速度、配筋率相关, 在较低速度下以弯曲破坏为主, 随速度提高将出现跨中呈现八字形的剪切破坏模式, 并随纵筋率增大剪切破坏转变的临界速度呈增大趋势, 但在更高速度下(＞10m?s-1), 素混凝土及RC梁均会出现局部冲切破坏. (2)梁冲击力峰值随冲击速度增加而增大, 受梁的配筋率影响较小, 但在较高冲击速度下(＞4.85m?s-1), 梁冲击力峰值并不随速度增加而增大; (3)有限元分析RC梁的冲击响应及破坏过程与实验现象及趋势符合较好.     

陶粒-普通混凝土双层组合路面层间应力及弯沉分析

为研究陶粒-普通混凝土双层组合路面的层间应力及弯沉, 首先进行Z型组合试件的粘结性能试验, 并利用ANSYS软件建立陶粒-普通混凝土双层组合路面模型, 分析车辆在匀速和制动工况下组合路面的层间应力及弯沉分布; 还进一步研究了增设Z型钢筋网对组合路面层间粘结性能的加强作用. 结果表明: 陶粒-普通混凝土双层组合路面具有较理想的层间粘结性能和较小的变形; 增设Z型钢筋网可进一步减小层间应力和变形, 加强整体粘结性能.     

基于磁流变液的回转式阻尼器设计与有限元分析

根据磁流变液在磁场作用下可进行固-液转换的特点,设计了一种回转式阻尼器,并建立了相应的阻尼器力矩模型,又利用ANSYS 9.0软件对其磁场分布进行了仿真.总结了设计磁流变阻尼器应注意的问题,为磁流变液阻尼器的结构设计和制作提供了相应的理论依据.     

生物可降解镁合金骨科植入材料的临床应用及其有限元分析

在骨-器械界面建立和维持成熟骨是骨科植入材料长期成功的关键. 镁合金由于其生物可降解性、天然骨组织的力学相似性以及成骨潜力, 并且在体内不抑制间充质干细胞(hBMSCs)的成骨特性, 成为有前途的承重骨科植入物的候选材料. 但其高降解率和植入物相关感染的风险以及不佳的力学性能, 对其临床应用提出了巨大的挑战. 有限元分析方法能对复杂结构、形态、载荷和材料力学性能进行应力分析, 可有效地帮助临床医生了解镁合金植入器械的应力及生物力学性能.