界面控制下间距对双丝拉拔实验影响的数值模拟研究

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1、第37卷第9期武汉理工大学学报Vol．37No．92015年9月JOUＲNALOFWUHANUNIVEＲSITYOFTECHNOLOGYSep．2015doi:10．3963/j．issn．1671-4431．2015．09．014界面控制下间距对双丝拉拔实验影响的数值模拟研究111，21张亚芳，曾向荣，刘浩，吴庆华(1．广州大学土木工程学院，广州510006;2．合乐中国有限公司，香港)摘要:从细观非均匀性角度建立了含骨料的混凝土双

2、丝拉拔数值模拟模型，研究了双丝间距变化对双丝拉拔构件的力学性能影响，观察了双丝构件拉拔过程中构件裂纹萌生、扩展直至失稳破坏全过程，获得了不同双丝间距构件的剪应力分布数值光弹图、荷载-位移曲线、声发射计数曲线及沿界面剪应力分布曲线等。研究表明:构件的峰值荷载随双丝间距增加而增加;构件韧性随双丝间距增大而减少;同时间距变化对沿界面剪应力分布影响较大。关键词:双丝拉拔;间距;界面;剪应力中图分类号:TU528．57文献标识码:A文章编号:1671-4431(2015)09-0078-06NumericalSimulationonTw

3、inFibersPull-outTestUnderInterfacialControlwithEffectofSpacing111，21ZHANGYa-fang，ZENGXiang-rong，LIUHao，WUQing-hua(1．SchoolofCivilEngineering，GuangzhouUniversity，Guangzhou510006，China;2．HalcrowChinaLtd，HongKong，China)Abstract:Effectoffiberspacingwascarefullystudiedby

4、settingamesoscopicheterogenousnumericalmodeloftwinfibersandconcretematrixinthispaper．Thefailureprocessfromcrackinitiationtoinstabilityfailurewasobserved．Withphotoelasticfiguresofshearstress，load-displacementcurves，acousticemissionaccumulationcurvesandshearstresscurv

5、esofinterfaceswereobtained．Whenthespacingincreases，thepeakloadwillincreaseandtoughnesswilldecrease．Inaddition，itisobservedthatthefiberspacinghasalsogreateffectontheshearstressdistribution．Keywords:twinfiberspullouttest;spacing;interface;shearstress钢纤维增强混凝土及钢筋混凝土是土木工

6、程领域中应用广泛的复合材料。钢纤维与混凝土之间及钢筋［1］与混凝土之间有着相同的粘结机理。混凝土水化过程中，钢纤维及钢筋表面与混凝土发生一系列复杂的［2］化学物理反应，并形成与混凝土及钢纤维或钢筋力学性能完全不同的新相，即所谓的界面相。钢纤维或钢筋的粘结-滑移性能主要是依靠基体-界面-增强体间相互作用来实现的。界面的力学性能影响构件宏观力学性能响应。目前已有不少学者运用单丝拔出法表征界面力学参数及研究界面力学性能，并已取得一定成［3-4］［5-6］果。亦有学者利用数值模拟手段模拟单丝或单筋拉拔过程。双丝及多丝拔出的物理实验及数

7、值模拟研究目前鲜有见闻。纤维增强混凝土破裂时大量纤维拔出或断裂，其破坏机理复杂，纤维与基体间的相互作用不能忽略，运用单丝拉拔法仅能孤立地对某一单丝拔出构件界面力学性能表征，难以客观反映纤维增强混凝土多根纤维拔出时破裂过程演化及应力演变情况。双丝拉拔模拟是多丝增强混凝土研究的基础，具有重要的研究意义。作者利用ＲFPA(ＲealisticFailureProcessAnalysis)软件进行双丝拔出的数值模拟试验，从细观非均匀角度研究界面控制下双丝间距变化对拉拔构件拔出过程力学性能的影响。收稿日期:2015-08-03．基金项目:

8、国家自然科学基金(51278136);广州市教育局羊城学者资助项目(12A007G)和广州市科技创新平台项目(15180005)．作者简介:张亚芳(1966-)，女，教授．E-mail:zhangyafang2004@163．com第37卷第9期张亚芳，曾向荣，刘浩，等:界面