超高韧性ECC材料双轴破坏准则和本构关系的试验研究

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ECC(Engineered Cementitious Composites)是一种超高韧性和具有多重裂缝开裂机制的纤维增强水泥基复合材料,将其运用于结构构件中能够有效提高结构的承载能力、抗震性能和耐久性。目前,普通混凝土在复杂应力状态下力学性能的试验研究已经趋于完善,然而对ECC多轴力学行为的研究还鲜有报道,其本构关系和破坏准则也均尚不完善。因此本文对ECC试件在双轴压、双轴拉-压和双轴拉应力状态下的本构关系和破坏准则进行了试验研究。具体研究工作如下:  1、完成了ECC双轴压试验,获得ECC双轴压应力状态下的强度包络线,试验得到ECC试件的强度包络线与普通混凝土的强度包络线较为接近,但双轴抗压强度相对单轴压强度的增幅略小于普通混凝土。当应力比等于0.5时,抗压强度的增幅最大,配合比为E-Ⅰ的试件抗压强度增幅为26.5%,配合比为E-Ⅱ的试件抗压强度增幅为24.5%,配合比为E-Ⅲ的试件抗压强度增幅为20.4%。  2、完成了ECC双轴拉-压试验,发现当拉压应力比在0.25~∞的范围时,侧向压力的作用对ECC主拉强度的影响并不明显,主拉强度几乎不随应力比的变化而变化。  3、通过ECC的双轴拉试验,发现ECC的主拉强度随侧拉力应力比的增加而缓慢降低,说明侧拉力对主拉强度的发展有不利影响。在相同的应力比下,单轴抗压强度越高的ECC试件,其主拉强度与单轴抗压强度的比值越小。  4、通过Matlab程序曲线拟合对三种强度ECC在双轴压、双轴拉-压和双轴拉应力状态下的破坏强度进行拟合,得到了双轴应力状态下ECC强度包络线的函数表达式和相应的强度破坏准则。  5、将试验得到的应力-应变曲线与普通混凝土的应力-应变全曲线进行比较。通过Matlab程序曲线拟合对三种强度ECC在双轴应力状态下的应力-应变曲线进行拟合,得到ECC双轴应力状态下本构方程。
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