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小尺寸CT试样断裂行为的GTN细观损伤模型研究 被引量:2
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作者 杨越 李逸涵 +4 位作者 杨万欢 黎军顽 钟巍华 宁广胜 杨文 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期411-420,共10页
基于国产A508-Ⅲ钢的单轴拉伸测试,构建了Ramberg-Osgood力学本构模型和GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)细观损伤模型,并对模型参数进行了标定,开展了不同温度下小尺寸CT(1/6CT)试样的断裂韧性测试,采用规则化方法计算得到裂纹扩展阻... 基于国产A508-Ⅲ钢的单轴拉伸测试,构建了Ramberg-Osgood力学本构模型和GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)细观损伤模型,并对模型参数进行了标定,开展了不同温度下小尺寸CT(1/6CT)试样的断裂韧性测试,采用规则化方法计算得到裂纹扩展阻力曲线(J-R曲线),分析了测试温度对材料断裂性能的影响。结果表明,随着温度从-100℃度降低至-130℃,断口韧窝区的宽度由43μm缩减至10μm,平均韧窝尺寸从0.3μm缩小至0.05μm,材料的塑性变形能力随着温度的降低而脆化。基于构建的力学本构模型和GTN细观损伤模型,采用有限元法分析了1/6CT试样从裂纹萌生、扩展至失效断裂的过程。结果表明,J-R曲线随着温度的下降而降低,断裂韧性(J_(IC)值)和裂纹扩展量(Δa)的降幅分别为43%和3%,相对误差不超过5%。这表明,基于GTN细观损伤模型的数值方法是研究小尺寸CT试样断裂行为的一种简便、有效的方法。 展开更多
关键词 国产A508-Ⅲ钢 GTN细观损伤模型 小尺寸CT试样 断裂韧性 J-R曲线
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三轴压缩下岩石/混凝土的三维细观损伤模型 被引量:7
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作者 任中俊 彭向和 +1 位作者 胡宁 杨春和 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第3期309-317,共9页
考虑三轴压应力作用下的无限大体深埋椭圆形裂纹的变形场,给出了闭合椭圆形微裂纹的能量释放率.采用能量平衡方法分析了闭合椭圆形微裂纹的扩展条件,得到了代表性体积单元中具有任意空间取向的单个闭合椭圆形微裂纹及其扩展引起的附加... 考虑三轴压应力作用下的无限大体深埋椭圆形裂纹的变形场,给出了闭合椭圆形微裂纹的能量释放率.采用能量平衡方法分析了闭合椭圆形微裂纹的扩展条件,得到了代表性体积单元中具有任意空间取向的单个闭合椭圆形微裂纹及其扩展引起的附加柔度张量.分析了闭合椭圆形微裂纹的偏折扩展,得到了微裂纹偏折扩展引起的附加柔度张量.采用Taylor方法考虑微裂纹系统对代表性体积单元变形的影响,引入概率密度函数,得到了三轴压缩下岩石/混凝土的三维细观损伤模型.分析了混凝土的单轴压缩特性,结果表明该模型能够很好地描述实验现象. 展开更多
关键词 椭圆形微裂纹 裂纹平面扩展 裂纹偏折扩展 能量释放率 细观-宏观损伤模型
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基于单轴压缩与CT扫描的矿渣固化土细观裂隙及损伤模型研究
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作者 安然 蔡苏童 +3 位作者 张先伟 高浩东 姚淼 刘魁 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第4期1495-1503,共9页
为探究荷载作用下矿渣固化土细观结构的演化特征,本文开展单轴压缩过程中的原位计算机断层(CT)扫描试验,结合图像处理与三维(3D)重构技术提取了二维(2D)/三维裂隙的量化信息,借助裂隙体积参数表征了细观结构损伤变量,最后建立了细观损... 为探究荷载作用下矿渣固化土细观结构的演化特征,本文开展单轴压缩过程中的原位计算机断层(CT)扫描试验,结合图像处理与三维(3D)重构技术提取了二维(2D)/三维裂隙的量化信息,借助裂隙体积参数表征了细观结构损伤变量,最后建立了细观损伤模型对试样的应力-应变关系进行准确描述。结果表明:在单轴压缩荷载作用下,矿渣固化土的应力-应变曲线表现出明显的应变软化型特征,峰值应力为1.85 MPa;随轴向应变的增加,二维裂隙率和裂隙分布的离散程度不断提高;三维重构模型动态展现了矿渣固化土的开裂过程及主裂隙面的演化特征,三维裂隙率从初始的3.39%增加至破坏时的9.78%、其数值及裂隙连通度均与轴向应变呈对数型函数关系;试样的破坏伴随裂隙的萌发(ε=0%~0.2%)、快速扩展(ε=0.2%~1.5%)与基本稳定(ε=1.5%~2.0%)3个阶段;利用裂隙体积表征了结构损伤变量,由此建立的细观损伤模型形式较简单,参数易确定,且可准确预测矿渣固化土的应力-应变关系。研究结果可为矿渣固化土破坏机制的多尺度分析提供新视角。 展开更多
关键词 矿渣固化土 裂隙 CT扫描 应力-应变 细观损伤模型
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基于幂指数硬化模型的细观损伤参数标定方法 被引量:3
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作者 孙彩凤 李迪 +1 位作者 赵连星 徐家川 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第2期7-10,共4页
损伤参数的标定一直是GTN细观损伤模型在工程应用中的瓶颈,参数选取的合理与否直接影响模拟结果的准确程度。本文提出了一种基于幂指数硬化模型的细观损伤参数的标定方法,利用响应面法建立了硬化参数与损伤参数的函数关系;再利用硬化参... 损伤参数的标定一直是GTN细观损伤模型在工程应用中的瓶颈,参数选取的合理与否直接影响模拟结果的准确程度。本文提出了一种基于幂指数硬化模型的细观损伤参数的标定方法,利用响应面法建立了硬化参数与损伤参数的函数关系;再利用硬化参数建立了误差评价函数来确定损伤参数。以双相钢DP780为例,进行单向拉伸及槽型件成形数值仿真,并与试验结果进行了对比,验证了本文方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 GTN细观损伤模型 参数标定 硬化模型 用户子程序
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基于细观损伤力学的铅套成形破裂预测 被引量:2
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作者 徐戊矫 谢丹 +1 位作者 李芳 高元鹏 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1866-1875,共10页
对子弹铅套成形过程中的破裂缺陷进行预测。采用单向拉伸实验获得纯铅真实应力-应变数据,选取应变0.006≤ε≤0.2范围内的数据进行拟合和外延处理获得材料无损伤的本构模型。结合扫描电镜分析法和基于响应面的有限元反求法获得纯铅的GT... 对子弹铅套成形过程中的破裂缺陷进行预测。采用单向拉伸实验获得纯铅真实应力-应变数据,选取应变0.006≤ε≤0.2范围内的数据进行拟合和外延处理获得材料无损伤的本构模型。结合扫描电镜分析法和基于响应面的有限元反求法获得纯铅的GTN细观损伤模型参数,对比分析单向拉伸中模拟与实验获得的载荷-位移曲线和铅材料孔洞体积分数,验证了所建立的纯铅GTN细观损伤模型的准确性。基于ABAQUS模拟仿真平台,耦合所建立的GTN损伤模型对铅套成形过程中的破裂行为进行仿真预测,并开展了铅套反挤压和变薄拉深成形实验。结果表明:实验结果与基于GTN损伤模型的仿真结果匹配良好;对铅套成形缺陷的准确预测是铅套成形优化的重要基础。 展开更多
关键词 铅套成形 GTN细观损伤模型 响应面法 扫描电镜 破裂预测
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高强度双相钢DP780细观损伤参数的确定及其温度相关规律
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作者 韩蒙 李迪 +2 位作者 王凯迪 徐家川 姜宁 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2064-2068,共5页
细观损伤模型作为研究材料断裂的重要工具,损伤参数的准确与否直接影响仿真结果的可靠性。在温热成形过程中,温度变化对材料的断裂影响很大,因此在仿真过程中,不同温度下材料的GTN损伤参数也有所不同。本文通过单轴拉伸试验与有限元仿... 细观损伤模型作为研究材料断裂的重要工具,损伤参数的准确与否直接影响仿真结果的可靠性。在温热成形过程中,温度变化对材料的断裂影响很大,因此在仿真过程中,不同温度下材料的GTN损伤参数也有所不同。本文通过单轴拉伸试验与有限元仿真相结合的方法,确定不同温度下双相钢DP780的损伤参数,分析对应力-应变曲线影响较大的两个参数fN、fc。结果表明:fN随温度的上升先增大后减小,fc随温度的上升呈上升趋势。 展开更多
关键词 双相钢 GTN细观损伤模型 参数标定 拉伸试验
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基于混凝土不均匀性面板堆石坝面板损伤分析 被引量:2
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作者 徐斌 刘小平 +2 位作者 邹德高 孔宪京 余翔 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期366-372,共7页
将混凝土面板堆石坝中面板混凝土视为宏观上均质、细观上不均匀的材料,结合统计学原理,考虑材料参数分布的随机性,通过二维有限元数值分析,研究了混凝土的弹性模量和抗拉强度随机性对面板堆石坝面板动力损伤分布规律的影响。计算结果表... 将混凝土面板堆石坝中面板混凝土视为宏观上均质、细观上不均匀的材料,结合统计学原理,考虑材料参数分布的随机性,通过二维有限元数值分析,研究了混凝土的弹性模量和抗拉强度随机性对面板堆石坝面板动力损伤分布规律的影响。计算结果表明:不考虑面板混凝土材料参数随机性时,(0.65~0.85)H(H为坝高)处面板顺坡向应力较大,拉损伤主要发生在0.8H(H为坝高)附近的面板处;随着混凝土材料不均匀性增大,发生拉损伤的部位趋于分散,但主要集中在(0.4~0.9)H范围内的面板。因此这部分面板应该是抗震设计的重点区域。采用混凝土弹脆性细观损伤模型,考虑材料参数的随机性,能够直观地阐明混凝土面板的地震破坏过程和损伤分布,便于了解面板薄弱环节,研究成果可以为混凝土面板堆石坝抗震设计提供参考。 展开更多
关键词 面板堆石坝 混凝土 细观损伤模型 随机分布 损伤
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PBX炸药粘弹性损伤本构关系研究 被引量:11
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作者 周栋 黄风雷 姚惠生 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期945-947,960,共4页
应用广义能量释放率及动态断裂理论,结合粘弹性效应建立了PBX炸药的统计细观损伤本构模型,将该模型嵌入到Ls-dyna有限元程序中对平面撞击实验进行了数值计算.通过与实验结果比较表明,建立的细观损伤本构模型能较好地描述PBX炸药在冲击... 应用广义能量释放率及动态断裂理论,结合粘弹性效应建立了PBX炸药的统计细观损伤本构模型,将该模型嵌入到Ls-dyna有限元程序中对平面撞击实验进行了数值计算.通过与实验结果比较表明,建立的细观损伤本构模型能较好地描述PBX炸药在冲击作用下的动态损伤力学行为. 展开更多
关键词 PBX炸药 统计细观损伤本构模型 LS-DYNA
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不同应力三轴度断裂的晶粒尺度效应及损伤建模 被引量:1
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作者 王铭洪 蓝树槐 +2 位作者 徐竹田 彭林法 来新民 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期121-130,共10页
开展了不同晶粒尺寸及应力状态下的薄板拉伸实验,发现晶粒一致时断裂应变随应力三轴度的增加逐渐减小,针对剪切应力状态,晶粒尺寸增大导致断裂应变增大,并且晶粒尺寸过大会导致试样断裂形式改变;而针对单拉及平面应变状态,随晶粒尺寸增... 开展了不同晶粒尺寸及应力状态下的薄板拉伸实验,发现晶粒一致时断裂应变随应力三轴度的增加逐渐减小,针对剪切应力状态,晶粒尺寸增大导致断裂应变增大,并且晶粒尺寸过大会导致试样断裂形式改变;而针对单拉及平面应变状态,随晶粒尺寸增大,断裂应变减小。为描述尺度效应及应力状态影响,通过有限元仿真,利用考虑尺度效应的GTN-Thomason模型模拟了试样的变形过程,对比了实验与仿真的力-位移曲线,验证了模型在较高应力三轴度下的准确性,仿真结果表明,晶粒尺寸增大导致孔洞连接加快,应力三轴度增加有利于孔洞增长从而导致快速断裂。进一步地,在考虑尺度效应的GTN-Thomason模型基础上加入剪切因素影响,提高了损伤模型在较低应力状态下的预测精度。 展开更多
关键词 应力三轴度 韧性断裂 细观损伤力学模型 损伤失效准则 尺度效应
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轧制气孔缺陷变形行为有限元分析 被引量:7
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作者 赵彦玲 车万博 +2 位作者 周凯 铉佳平 车春雨 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期589-593,共5页
针对4004铝合金冷轧板材在轧制过程中因气孔缺陷而产生轧制裂边、断带的问题,基于gurson-tvergaard-needleman(GTN)细观损伤模型,对冷轧板成型过程中的气孔缺陷进行了模拟计算.建立了板材轧制中气孔缺陷模型,分析了气孔缺陷的分布、形... 针对4004铝合金冷轧板材在轧制过程中因气孔缺陷而产生轧制裂边、断带的问题,基于gurson-tvergaard-needleman(GTN)细观损伤模型,对冷轧板成型过程中的气孔缺陷进行了模拟计算.建立了板材轧制中气孔缺陷模型,分析了气孔缺陷的分布、形貌、尺寸、缺陷及其周围区域的应力场、应变场及临界孔洞体积分数的变化,探讨了轧板气孔缺陷的演变规律.结果表明:椭球形的气孔缺陷较球形的气孔缺陷在冷轧成型中更容易产生加工缺陷;半径大于0.5 mm的气孔缺陷,其周围容易产生附加拉应力,易产生裂边、断带缺陷;气孔缺陷在距离板材表面越近处产生加工缺陷的几率越大. 展开更多
关键词 气孔缺陷 冷轧板 损伤演化 GTN细观损伤模型 数值模拟
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2024-T3铝合金拉伸及剪切断裂行为 被引量:8
11
作者 姜薇 李亚智 +1 位作者 苏杰 束一秀 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期426-432,450,共8页
2024铝合金材料在拉伸和扭转载荷作用下表现出截然不同的失效机理。结合试验和数值方法,研究了应力状态对2024-T3铝合金韧性断裂行为的影响规律。首先,对圆棒和薄壁圆筒试验件分别进行了拉伸和扭转试验,从断面形貌以及断裂应变与应力状... 2024铝合金材料在拉伸和扭转载荷作用下表现出截然不同的失效机理。结合试验和数值方法,研究了应力状态对2024-T3铝合金韧性断裂行为的影响规律。首先,对圆棒和薄壁圆筒试验件分别进行了拉伸和扭转试验,从断面形貌以及断裂应变与应力状态间关系两个方面,考察了应力状态对2024-T3铝合金断裂机理的影响规律。然后,基于Gurson理论在商业有限元软件ABAQUS中开发了同时适用于拉伸和剪切断裂模式的细观损伤本构,对2024-T3铝合金的弹塑性响应和裂纹扩展路径进行了数值分析。与试验结果对比研究表明,本文发展的细观损伤本构能够较好预测延性金属材料在多种应力状态下的损伤破坏过程。 展开更多
关键词 延性断裂 拉伸失效 剪切失效 细观损伤模型 Gurson理论
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国产A508-3钢小尺寸拉伸样品的拉伸颈缩行为研究 被引量:3
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作者 杨万欢 钟巍华 +3 位作者 黎军顽 李帅 宁广胜 杨文 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1177-1183,共7页
对不同厚度国产A508-3钢小尺寸拉伸样品进行了室温拉伸试验,分析了拉伸性能及颈缩段参数,并基于有限元逆运算构建了小尺寸拉伸样品拉伸过程的GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)细观损伤模型,研究了厚度对小尺寸拉伸样品拉伸颈缩行为的影... 对不同厚度国产A508-3钢小尺寸拉伸样品进行了室温拉伸试验,分析了拉伸性能及颈缩段参数,并基于有限元逆运算构建了小尺寸拉伸样品拉伸过程的GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)细观损伤模型,研究了厚度对小尺寸拉伸样品拉伸颈缩行为的影响规律与机理。试验结果表明,小尺寸拉伸样品在变形过程中发生了弹性变形、均匀塑性变形和颈缩变形;随着样品厚度由0.75 mm降低至0.30 mm,屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率无明显变化,非均匀延伸率及总延伸率逐渐降低,颈缩角逐渐增大,断裂角在厚度降低至0.50 mm后逐渐增大。GTN细观损伤模型中用于表征空洞形核和融合率的参数在0.30 mm样品中明显降低,此结果与小尺寸拉伸样品颈缩行为规律相互印证。 展开更多
关键词 反应堆压力容器钢 小尺寸拉伸样品 颈缩行为 GTN细观损伤模型
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基于GTN和CDM的5754铝合金板材成形极限曲线和失效行为对比分析 被引量:1
13
作者 周彬 王成 +2 位作者 汪森辉 陶欣荣 苏奇 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期135-143,共9页
为探究基于不同物理机制的损伤模型对材料可成形性预测的影响,分别采用Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型和基于热力学的连续介质损伤力学(CDM)模型对5754铝合金板材的成形极限曲线和失效行为进行了对比分析。首先,建立了575... 为探究基于不同物理机制的损伤模型对材料可成形性预测的影响,分别采用Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型和基于热力学的连续介质损伤力学(CDM)模型对5754铝合金板材的成形极限曲线和失效行为进行了对比分析。首先,建立了5754铝合金板材单向拉伸有限元模型,对照实验结果验证了GTN细观损伤模型和基于热力学的CDM模型在表征材料力学行为上的有效性。其次,开展了不同宽度尺寸板材试样的胀形有限元模拟,提取破坏位置的主应变和次应变,绘制5754铝合金板材的成形极限。结果表明,GTN细观损伤模型预测的成形极限曲线与实验数据吻合较好,但基于热力学的CDM模型不能准确地反映成形极限曲线中材料点拉-压力学特征与拉-拉力学特征之间的区别。最后,利用基于GTN和CDM的成形极限曲线预测5754铝合金在十字拉深成形过程中的损伤分布和失效行为,结果表明,两种基于不同机制的损伤模型都能够有效地预测5754铝合金的可成形性,预测结果与实验现象具有很好的一致性。 展开更多
关键词 5754铝合金 GTN细观损伤模型 连续介质损伤力学模型 成形极限曲线 数值模拟
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不同加载速率下废玻璃粉混凝土单轴拉伸试验研究
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作者 李士瑞 甘元初 柯国军 《混凝土》 CAS 北大核心 2020年第8期32-36,共5页
通过直接拉伸的试验方法。研究了废玻璃粉掺量0、10%、20%的混凝土试件在五种不同加载速率下的破坏形态及破坏机理;并借鉴平行杆模型PBS,建立废玻璃粉混凝土单轴抗拉细观损伤模型,得到损伤关系和试验中的应力应变曲线非常相似,说明了混... 通过直接拉伸的试验方法。研究了废玻璃粉掺量0、10%、20%的混凝土试件在五种不同加载速率下的破坏形态及破坏机理;并借鉴平行杆模型PBS,建立废玻璃粉混凝土单轴抗拉细观损伤模型,得到损伤关系和试验中的应力应变曲线非常相似,说明了混凝土单轴拉伸细观损伤模型是可以用于废玻璃粉混凝土中的;废玻璃粉混凝土极限抗拉强度随着加载速率的增加而提高,为研究动态抗拉强度与加载速率的关系,对加载速率与动态抗拉强度的影响进行线性回归拟合,得到动态抗拉强度增量与加载速率近似关系。 展开更多
关键词 废玻璃粉混凝土 加载速率 抗拉强度 细观损伤模型
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Static compressive properties and damage constitutive model of rubber cement mortar with dry-and wet-curing conditions 被引量:3
15
作者 YANG Rong-zhou XU Ying +1 位作者 CHEN Pei-yuan GONG Jiu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第7期2158-2178,共21页
To investigate the static compressive properties and mechanical damage evolution of rubber cement-based materials(RCBMs) with dry-and wet-curing conditions, uniaxial compression and cyclic loading-unloading tests were... To investigate the static compressive properties and mechanical damage evolution of rubber cement-based materials(RCBMs) with dry-and wet-curing conditions, uniaxial compression and cyclic loading-unloading tests were carried out on rubber cement mortar(RCM). The mechanical properties of the uniaxial compression specimens cured at 95%(wet-curing) and 50%(dry-curing) relative humidities and cyclic loading-unloading specimens cured at wet-curing were analyzed. Under uniaxial compression, the peak stress loss ratio is higher for dry-curing than for wet-curing. The peak strain decreases with the increase of rubber content, and the peak strain increases with the decrease of curing humidity. Under cyclic loading-unloading, the variation trends of residual strain differences of the normal cement mortar and RCM at each cyclic level with the number of cycles are basically the same, but the failure modes are different. The analysis of the internal mesostructure by a scanning electron microscope(SEM) shows that initial damage is further enhanced by reducing curing humidity and adding rubber aggregate. The damage constitutive model based on strain equivalence principle and statistical theories was used to describe the uniaxial compression characteristics of RCM, and the law of mechanical damage evolution was predicted. 展开更多
关键词 curing humidity rubber cement mortar uniaxial compression cyclic loading-unloading mesoscopic damage constitutive model
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