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轻骨料碳纤维混凝土力学性能试验研究及有限元分析

杨雨山  
【摘要】: 建筑结构向高层、大跨型的发展使人们对建筑材料提出了更高的要求,碳纤维混凝土为改善韧性开辟了道路,而轻骨料混凝土则解决了其自重大的问题。本课题将碳纤维和轻骨料(陶粒)混凝土结合起来成为一种新型混凝土材料——轻骨料碳纤维混凝土。 轻骨料碳纤维混凝土兼有碳纤维混凝土的韧性高和轻骨料混凝土质量轻的优点,为了掌握这种新型材料的主要特征和强度、变形等力学性能,首先进行了轻骨料碳纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、和弹性模量等试验研究,总结出碳纤维掺量对轻骨料碳纤维混凝土的力学性能的影响规律;然后,进行了轻骨料碳纤维混凝土受压、受拉状态时应力-应变关系试验;最终,进行了轻骨料碳纤维混凝土梁三分点加载试验,并采用得到的本构模型用有限元软件对轻骨料碳纤维混凝土梁进行了数值模拟。通过以上研究主要得出如下结论: 1、掺入碳纤维使轻骨料碳纤维混凝土的抗压强度有一定程度的提高,增长幅度不大,但抗压韧性却有较好改善;碳纤维的加入能明显提高轻骨料碳纤维混凝土的劈裂抗拉强度。 2、得出了非标准尺寸轻骨料碳纤维混凝土圆柱体试件与标准试件抗压强度之间的换算公式; 3、试验得出了轻骨料碳纤维混凝土的单轴受压时的应力应变全曲线。 4、ABAQUS对梁进行分析的结果与试验结果吻合较好,证实了用有限元方法来研究轻骨料碳纤维混凝土是可行的。 本文的试验结果可为轻骨料碳纤维混凝土今后的研究和工程应用提供有益的资料。


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