冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的抗弯性能

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作者 李福海 杨宗驰 +4 位作者 刘耕园 刘梦辉 吴昊南 陈昭 李固华 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第1期53-62,共10页

为探究冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用对聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)梁抗弯性能的影响,设置7种试验工况,采用三分点加载方式对PP-ECC梁抗弯性能进行研究,分析冻融及冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的荷载-跨中挠度曲线、抗弯承... 为探究冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用对聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)梁抗弯性能的影响,设置7种试验工况,采用三分点加载方式对PP-ECC梁抗弯性能进行研究,分析冻融及冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的荷载-跨中挠度曲线、抗弯承载力及裂缝发展形态差异;基于计算假定和正常环境下PP-ECC梁抗弯承载力的计算模型,结合PP-ECC材料冻融劣化机理,推导出PP-ECC梁在冻融环境下抗弯承载力计算模型;在此基础上引入持荷损伤系数γ,建立冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁抗弯承载力计算模型.研究结果表明:不同持荷比的PP-ECC梁极限抗弯承载力在冻融循环作用下出现不同程度降低,500次冻融循环后,持荷比为0、0.25、0.50的PP-ECC梁极限抗弯承载力分别降低了28.70%、27.09%、35.69%;受拉区PP-ECC材料开裂后不退出工作仍能协同受拉钢筋参与全截面受力;PP-ECC梁在达到极限状态时,受拉区呈多条裂缝稳态发展模式,且随冻融损伤加剧,梁体最大裂缝宽度增大,裂缝数量减少;单一冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用下的PP-ECC梁仍满足平截面假定;基于平截面假定建立的冻融和冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的抗弯承载力计算模型吻合度分别在0.88~1.06和0.96~1.10. 展开更多

关键词 冻融-弯曲荷载耦合作用 抗弯性能 聚丙烯纤维水泥基复合材料 抗弯承载力 多裂缝发展

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冻融-荷载耦合下层状岩石损伤本构模型研究

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作者 夏宇迪 贾朝军 +2 位作者 郑艳妮 雷明锋 施成华 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2306-2320,共15页

以冻融条件下的层状岩石为研究对象,基于能量耗散理论与统计力学理论建立岩石冻融损伤与荷载损伤演化方程,使用岩石微结构张量描述层状岩石的各向异性,建立Hoek-Brown各向异性岩石微元屈服准则,进一步建立冻融-荷载耦合作用下的各向异... 以冻融条件下的层状岩石为研究对象,基于能量耗散理论与统计力学理论建立岩石冻融损伤与荷载损伤演化方程,使用岩石微结构张量描述层状岩石的各向异性,建立Hoek-Brown各向异性岩石微元屈服准则,进一步建立冻融-荷载耦合作用下的各向异性岩石损伤本构模型。将理论计算结果与取自我国西部寒区的板岩岩样的单轴和三轴压缩试验结果进行对比分析,验证模型的适用性与正确性。研究结果表明:基于统计力学理论和微结构张量理论的岩石各向异性损伤本构模型能很好地描述各向异性岩石损伤演化过程;基于连续损伤力学的冻融损伤模型能准确地描述不同岩石材料在不同外部变量表征下的冻融损伤演化规律;在一定应力状态下,荷载损伤演化与总损伤演化规律基本吻合;冻融-荷载耦合作用下的总损伤演化曲线大致分为2个阶段,其中,阶段一是岩石线性变形阶段,总损伤基本稳定,岩石损伤主要受冻融损伤影响,荷载损伤逐渐增加;阶段二是损伤快速增长段,裂纹开始萌生并逐渐连接,导致总损伤随着应力增加而迅速增加,主要受到荷载损伤的影响;在一定应力状态和相同冻融循环次数下,层状岩石随着层理倾角增大,总损伤变量也增大。 展开更多

关键词 冻融循环 冻融-荷载耦合 各向异性 损伤模型 统计损伤

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冻融-弯曲荷载耦合作用下再生复合微粉混凝土损伤本构模型

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作者 高洁 石丹丹 +1 位作者 关虓 满晨 《混凝土》 北大核心 2025年第6期130-136,共7页

为研究冻融-弯曲荷载耦合作用下再生复合微粉混凝土(RCMC)损伤演化特征并建立损伤本构模型,对冻融-弯曲荷载耦合后的RCMC进行了相对动弹性模量测试、轴心受压试验和声发射试验,分析RCMC的力学性能和损伤发展,基于声发射累积能量建立考... 为研究冻融-弯曲荷载耦合作用下再生复合微粉混凝土(RCMC)损伤演化特征并建立损伤本构模型,对冻融-弯曲荷载耦合后的RCMC进行了相对动弹性模量测试、轴心受压试验和声发射试验,分析RCMC的力学性能和损伤发展,基于声发射累积能量建立考虑压密阶段的轴心受荷损伤模型,结合冻融-弯曲荷载耦合环境下的初始损伤,建立了冻融-弯曲荷载耦合后RCMC轴心受压全过程的分段损伤本构模型。结果表明:声发射累积能量可准确描述RCMC试件的损伤演化规律,随着冻融-弯曲荷载耦合作用的加剧,压密阶段声发射累积能量增加速率逐渐增大,RCMC相对动弹性模量下降速度加快,建立的损伤本构模型能较准确地反映RCMC试件在冻融-弯曲荷载耦合环境和轴心受压荷载作用下的损伤特征。 展开更多

关键词 损伤本构模型 声发射累积能量 轴心受压 冻融-弯曲荷载耦合

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动荷载-水-冻融共同作用下混凝土宏观裂缝扩展与演变的研究进展 被引量：7

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作者 马昆林 王中志 +2 位作者 龙广成 谢友均 曾晓辉 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期19091-19098,共8页

混凝土是土木工程建设的重要材料。由于设计、施工、服役环境及其材料自身等原因,混凝土在投入使用时就存在部分非结构裂缝。工程实践发现,在长期动荷载作用下,混凝土裂缝会在长度、宽度和深度方向出现扩展和演变,而动荷载和环境共同作... 混凝土是土木工程建设的重要材料。由于设计、施工、服役环境及其材料自身等原因,混凝土在投入使用时就存在部分非结构裂缝。工程实践发现,在长期动荷载作用下,混凝土裂缝会在长度、宽度和深度方向出现扩展和演变,而动荷载和环境共同作用将会加快裂缝的扩展,加速混凝土材料的劣化,导致混凝土力学和耐久性能降低,严重影响其结构安全。动荷载的长期作用将导致混凝土裂缝尖端附近的应力场和位移场出现复杂的变化,从而引起应力集中和应变能释放,当裂缝尖端应力强度因子大于材料断裂韧度时,裂缝将发生失稳扩展。动荷载对裂缝中的水产生动水压,动水压作用下水对裂缝内壁产生反复冲刷和溶蚀,导致裂缝内壁的集料和水化产物流失,从而加速了裂缝的扩展。低温冻融过程中,水在裂缝内壁反复结冰溶解,在裂缝内产生了冻胀应力,而动荷载作用使裂缝发生的体积变化增大了冻胀应力,同时冻融对裂缝内壁的集料和水化产物产生了剥蚀作用,加速了混凝土裂缝的扩展。动载-水-冻融共同作用对混凝土宏观裂缝的扩展演化更加复杂,目前尚无系统研究。本文归纳了目前对混凝土宏观裂缝在动载-水-冻融共同作用下扩展演变研究的最新进展,梳理了动荷载作用下水和冻融对裂缝扩展演化的加速机制、裂缝扩展与演化的计算方法和有效预测模型,并提出了该研究方向需要进一步解决的问题,以期为进一步掌握混凝土结构的长期服役性能、完善混凝土结构损伤理论及养护维修技术奠定基础。 展开更多

关键词 混凝土 宏观裂缝 动荷载-水-冻融耦合 裂缝扩展 冲刷溶蚀 冻胀剥蚀

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水酶法-冻融耦合技术提取油莎豆油工艺优化 被引量：13

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作者 敬思群 艾百拉.热合曼 张艳宜 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期182-188,共7页

为提高油莎豆油提取率和油品品质,以油莎豆为原料,以油莎豆油提取率及理化性质为指标,借助气相色谱/质谱联用仪(GC-MS),比较分析溶剂法、水酶法、水酶法-冻融耦合技术3种提油方法的效果。并通过单因素试验和正交试验,优化了水酶法-冻融... 为提高油莎豆油提取率和油品品质,以油莎豆为原料,以油莎豆油提取率及理化性质为指标,借助气相色谱/质谱联用仪(GC-MS),比较分析溶剂法、水酶法、水酶法-冻融耦合技术3种提油方法的效果。并通过单因素试验和正交试验,优化了水酶法-冻融耦合技术提取油莎豆油的工艺。结果表明,采用碱性蛋白酶和纤维素酶复合酶,水酶法提取的最佳工艺参数为:料液比1∶7(g∶mL),酶添加量2.5%,酶解温度70℃,酶解时间6 h,然后经-30℃冷冻、室温融解、4 000 r/min离心分离20 min,在此提取条件下,油莎豆油提油率达74.92%,比单纯水酶法高,而且油脂品质较优。 展开更多

关键词 优化 提取 油莎豆油 水酶法-冻融耦合技术

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盐冻融-荷载耦合作用下高性能混凝土试验及损伤模型研究 被引量：6

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作者 田俊 王文炜 《混凝土》 CAS 北大核心 2015年第4期60-64,共5页

通过对掺加粉煤灰、硅粉及矿渣的高性能混凝土在盐冻融-荷载耦合作用下的试验研究,提出了考虑多因素作用下混凝土疲劳损伤度模型。试验结果表明:荷载显著的影响盐冻融循环次数和破坏形态;不同应力状态下混凝土试件的质量变化率无明显差... 通过对掺加粉煤灰、硅粉及矿渣的高性能混凝土在盐冻融-荷载耦合作用下的试验研究,提出了考虑多因素作用下混凝土疲劳损伤度模型。试验结果表明:荷载显著的影响盐冻融循环次数和破坏形态;不同应力状态下混凝土试件的质量变化率无明显差别。质量损失率是反映盐冻融-荷载耦合循环次数的主要参数,而相对动弹性模量是反映荷载影响的主要参数。提出的盐冻融-荷载耦合作用下的混凝土损伤度模型,可以反映出混凝土所受应力、相对动弹性模量、混凝土抗拉强度及循环次数对损伤度的影响。当耦合影响因子β接近零时,混凝土趋近疲劳寿命;所预测的损伤特性与实际损伤情况符合较好。 展开更多

关键词 高性能混凝土 盐冻融-荷载耦合 质量损失率 相对动弹性模量 损伤模型

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季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性分析 被引量：10

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作者 张小荣 马艳霞 张吾渝 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第3期1248-1253,共6页

为了研究季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性,通过分析土体强度参数、融化层深度、融化层重度及坡度对根-土复合体土质边坡稳定性的影响,模拟了春融期土坡温度场及水分场的变化特征,运用强度折减法计算了春融期素土及根-土复合体... 为了研究季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性,通过分析土体强度参数、融化层深度、融化层重度及坡度对根-土复合体土质边坡稳定性的影响,模拟了春融期土坡温度场及水分场的变化特征,运用强度折减法计算了春融期素土及根-土复合体边坡的安全系数。结果表明:春融期,素土及根-土复合体边坡在冻融界面处剪切塑性应变集中,呈条带状分布,沿着冻融界面发生平面状热融滑塌;相比素土边坡,根-土复合体边坡安全稳定系数明显增大。由此可得,植物根系穿过冻融界面处时,增加了根系周围土体强度,提高了边坡安全稳定,为季节性冻土边坡工程的设计、施工和维护提供有效的科学依据及必要的数据参考。 展开更多

关键词 根-土复合体 水热力耦合 冻融界面 边坡稳定性

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冻融循环单轴压缩下不等长交叉裂隙砂岩变形破坏特征研究

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作者 李宏强 姚忠劭 +1 位作者 曾志杭 李龙起 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期65-72,共8页

为了探究冻融-荷载作用下含交叉裂隙砂岩力学特性及破坏机制,本文对不同冻融次数下交叉裂隙试样开展了单轴压缩试验,分析了冻融循环下交叉裂隙试样的物理性质劣化规律以及宏观力学特性,并基于PFC2D离散元软件采用水颗粒膨胀法对冻融循... 为了探究冻融-荷载作用下含交叉裂隙砂岩力学特性及破坏机制,本文对不同冻融次数下交叉裂隙试样开展了单轴压缩试验,分析了冻融循环下交叉裂隙试样的物理性质劣化规律以及宏观力学特性,并基于PFC2D离散元软件采用水颗粒膨胀法对冻融循环全过程进行模拟,结合数值模拟与试验结果,进一步探究了冻融作用下试样的宏细观损伤机理.结果表明:冻融循环作用会使岩石的物理力学性质发生劣化,降低岩石的储能能力,与未冻融试样相比,冻融90次试样峰值强度、弹性模量、总能分别下降了32.1%、29.3%、56.77%;随着冻融循环次数的增加,试样的破坏模式由单纯剪切破坏逐步向张拉-剪切破坏过渡;试样均于主裂隙尖端处起裂,但扩展方向不同,未冻融试样沿着主裂隙45°方向扩展,而冻融后试样沿裂隙两端垂直扩展. 展开更多

关键词 冻融-荷载 交叉裂隙砂岩 单轴压缩 PFC2D 水颗粒膨胀法 宏细观损伤

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寒旱环境灌木根系增强春融期边坡稳定性影响 被引量：1

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作者 高英 马艳霞 +2 位作者 张吾渝 张小荣 杨丰华 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第12期5096-5103,共8页

春融期边坡极易发生热融滑塌现象,为研究植被根系与边坡冻融界面呈不同夹角α条件下边坡的潜在滑移面破坏形式、位移特征以及稳定性影响。结果表明:随融化深度的增加,春融期素土及根-土复合体边坡的等效塑性应变贯通带越明显,易沿着冻... 春融期边坡极易发生热融滑塌现象,为研究植被根系与边坡冻融界面呈不同夹角α条件下边坡的潜在滑移面破坏形式、位移特征以及稳定性影响。结果表明:随融化深度的增加,春融期素土及根-土复合体边坡的等效塑性应变贯通带越明显,易沿着冻融界面发生平面状滑塌;相比于素土边坡,春融期(3月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约69.65%,春融期(4月份)根-土复合体边坡最大位移量减小约71.88%,且根-土复合体边坡位移的减少量随着α角的增大而呈增大趋势,表现出根系伸入冻融界面处时具有较强的固土能力;当根系与冻融界面夹角α由45°增大至90°时,根-土复合体边坡的安全系数呈增长趋势,且根系与边坡冻融界面垂直时,根系具有相对最大限度地增强春融期边坡固土护坡作用,可有效提高春融期边坡的稳定性。研究成果为探讨冻融界面处植物根系对春融期边坡稳定性具有理论研究价值和实际指导意义。 展开更多

关键词 根-土复合体 水热力耦合 冻融界面 边坡稳定性

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寒旱环境春融期土坡稳定性影响分析

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作者 翟利健 张小荣 高英 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第33期14417-14423,共7页

为解决春融期土坡失稳破坏问题,采用TMS9018-500型冻胀循环试验箱与UU三轴剪切仪相结合的试验方案,获取不同冻融循环次数下土体的抗剪强度参数,并基于冻土水-热-力耦合理论,通过COMSOL多物理场有限元软件对春融期土坡进行数值模拟,分析... 为解决春融期土坡失稳破坏问题,采用TMS9018-500型冻胀循环试验箱与UU三轴剪切仪相结合的试验方案,获取不同冻融循环次数下土体的抗剪强度参数,并基于冻土水-热-力耦合理论,通过COMSOL多物理场有限元软件对春融期土坡进行数值模拟,分析冻融循环次数对春融期土坡潜在滑移面、位移以及安全系数的发展规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,春融期土坡的等效塑性应变随之增加,坡脚的等效塑性应变相对集中,且潜在滑动贯通区自坡脚向坡顶发展;随冻融循环次数的增加,土坡浅层正融区土体位移量逐渐增大,安全系数随之减小,最大减小37.86%左右,说明冻融循环作用使春融期土坡稳定性更加不利。研究成果对春融期的护坡基础建设具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 冻融循环作用 水-热-力耦合 冻融界面 土坡稳定性

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基于Weibull分布和残余应变的SCC疲劳损伤本构模型 被引量：4

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作者 万镇昂 马昆林 +1 位作者 龙广成 谢友均 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期634-638,共5页

为了研究CRTSⅢ型板式轨道充填层自密实混凝土(Self-compacting concrete,SCC)在不同服役环境下疲劳损伤的本构关系,采用Weibull分布函数并引入残余应变表征损伤度,建立了SCC疲劳损伤的本构模型,探讨了水和动荷载共同作用对SCC疲劳损伤... 为了研究CRTSⅢ型板式轨道充填层自密实混凝土(Self-compacting concrete,SCC)在不同服役环境下疲劳损伤的本构关系,采用Weibull分布函数并引入残余应变表征损伤度,建立了SCC疲劳损伤的本构模型,探讨了水和动荷载共同作用对SCC疲劳损伤的影响,同时采用MTS试验机对典型充填层SCC的抗压疲劳性能进行了测试和模型验证。结果表明,基于Weibull分布和残余应变的SCC疲劳损伤本构模型能够较好地表征典型充填层SCC在疲劳荷载作用下的性能演变,本构模型的拟合结果与试验结果的相关系数大于0. 97,该模型能够较好地体现SCC的损伤随疲劳次数增加的变化。1×106次疲劳荷载后,动荷载作用下SCC极限抗压强度降低20. 5%;相比较动荷载单独作用,在饱水条件下,1×106次疲劳试验后,SCC极限抗压强度降低6. 7%;水-动荷载共同作用下SCC极限抗压强度降低27. 2%。由此可知水和动荷载共同作用加剧了SCC的疲劳损伤。 展开更多

关键词 本构模型 自密实混凝土 WEIBULL分布 残余应变 水-动荷载耦合

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