冲击载荷作用下微胶囊自修复水泥基材料动态行为的数值模拟

发布时间：2023-04-16 19:26

　　混凝土作为不可或缺的建筑材料,呈现脆性,其抗拉强度低,在混凝土的使用过程中,不可避免地会产生微裂缝和局部损伤,如果这些裂缝不能被有效的修复,则将会严重影响结构的正常使用过程中的性能以及耐久性,并降低对冲击、开裂的抵抗能力,有可能发展为宏观裂缝甚至导致一些灾难性的后果。自修复混凝土是近些年发展起来的一种土木工程功能材料,在不需要对结构进行重大干预的情况下可以促进裂缝的自愈合,对造成的开裂与损伤能够进行自修复。与传统方法相比,自修复混凝土技术致力于提高工程结构耐久性、延长服役寿命。基于微胶囊方式的自修复体系是自修复混凝土研究领域的一个重要分支,其对准静态荷载作用下混凝土力学性能的修复效果已被国内外相关试验研究所证实。然而,目前对微胶囊自修复混凝土在动态载荷作用下力学性能与修复性能的研究较为匮乏,并且对影响其宏观性能的微观机理缺乏系统的研究。基于当前研究现状,本文从动力学角度来研究微胶囊自修复混凝土的动态力学特性,基于霍普金森杆实验,通过模拟仿真技术来进行研究。首先,基于混凝土类材料的动态率相关HJC本构模型,编写ABAQUS子程序VUMAT,实现了微胶囊水泥基材料动力学的有限元计算。并通过...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
    1.3 微胶囊自修复混凝土研究现状
    1.4 自修复混凝土动态力学性能和研究进展
        1.4.1 实验研究方法
        1.4.2 仿真方法
    1.5 目前存在的问题
    1.6 本文研究内容
第2章 动态本构模型的有限元实施
    2.1 HJC模型简介
    2.2 应力更新算法
    2.3 ABAQUS材料用户子程序
    2.4 单元失效判断
    2.5 算例验证
        2.5.1 本构模型的单元测试
        2.5.2 SHPB实验过程的数值模拟
    2.6 本章小结
第3章 微胶囊混凝土SHPB试验仿真
    3.1 微胶囊混凝土有限元模型的建立
        3.1.1 模型简化及加载
        3.1.2 材料模型参数
        3.1.3 网格划分及边界条件
        3.1.4 接触定义
    3.2 微胶囊混凝土冲击实验仿真结果
        3.2.1 试样应力应变曲线
        3.2.2 试样损伤演化结果
        3.2.3 动态增强因子(DIF)分析
    3.3 本章小结
第4章 宏观胶囊混凝土SHPB试验仿真
    4.1 宏观胶囊混凝土有限元模型的建立
        4.1.1 模型简化及加载
        4.1.2 混凝土HJC参数及宏观胶囊材料参数
        4.1.3 网格划分及边界条件
        4.1.4 接触定义
    4.2 宏观胶囊混凝土冲击实验仿真结果
        4.2.1 试样应力应变曲线
        4.2.2 宏观胶囊位置对动态强度的影响
        4.2.3 单胶囊与单裂缝对混凝土动态强度的影响
        4.2.4 双胶囊相互作用对混凝土动态强度的影响
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 研究展望
参考文献
附录 :程序源代码
致谢
指导老师对学位论文的学术评语
学位论文答辩委员会决议书



本文编号：3791719