水泥基材料内部非均匀应力/应变的表征与模拟及其对裂缝形成与扩展的影响
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51672084
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0202.无机非金属基础材料
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:穆彦; 杨永民; 郑洁如; 高鹏; 陈阳; 朱洋洋; 巫殷伟; 杨振国;
- 关键词:
项目摘要
The internal strain/stress caused by the external loading and self volume deformation is the primary reason for the cracking in cement based materials. However, due to the non-uniform and timeliness characteristics of cement based materials, the distribution of internal strain/stress is also non-uniform and changes with time; further, the internal strain/stress is influenced by the pre-embedded sensors. The previous studies mainly illustrated the influence of internal strain/stress on the cracking in cement based materials from a macro level, and the non-uniform and local strain/stress was seldom investigated. On the basis of the previous investigations about the internal non-uniform volume deformation by applying digital image correlation (DIC) method, the applicant proposed to use the numerical modeling combined with DIC method to analyze the non-uniform strain/stress and illustrate its influence on the formation and development of cracks in cement based materials. Lattice model will be used to simulate the multi-scale structure and internal strain/stress in cement based materials under different external conditions; meanwhile, based on the analysis on the physical properties of cement paste at early age, the propagation principle of cracks in cement based materials will be established. By combined with the non-uniform deformation data derived from DIC method, the relationship among the external conditions, material compositions, internal stress/strain and cracks in cement based materials will be established in order to provide the theoretical guidance for reducing the cracking in cement based materials.
外界荷载和自身体积变形在水泥基材料内部所引起的应力/应变是造成其开裂的根本原因,然而由于水泥基材料具有非均质性、时效性等特点,其内部应力/应变呈现非均匀性分布、随时间变化且易受外加传感器影响。现有研究多从宏观层次阐述水泥基材料内部应力/应变对开裂的影响,缺乏对其非均匀性、局部性的研究。在采用数字图像相关法(DIC)研究水泥基材料内部非均匀变形等前期工作基础上,申请人提出通过数值建模结合DIC技术,研究水泥基材料内部的非均匀应力/应变,探讨其对裂缝形成和扩展的影响。拟采用Lattice模型对水泥基材料的多尺度结构及外界条件下其内部的应力/应变进行模拟;同时通过对早期浆体的物理性质进行分析,建立水泥基材料中裂缝的扩展准则。结合DIC非均匀变形的数据,建立外界条件、材料组成、水泥基材料内部应力/应变和裂缝之间的关系,为减少水泥基材料的开裂提供理论指导。
结项摘要
水泥基材料裂缝的控制是建筑工程中亟待解决的重大课题。外界荷载和自身体积变形在水泥基材料内部所引起的应力/应变是造成其开裂的根本原因。现有研究多从宏观层次阐述水泥基材料内部应力/应变对开裂的影响,缺乏对其非均匀性、局部性的研究。本项目建立了水泥基材料内部非均匀应力/应变定量表征的新方法,结合计算机模拟阐明了水泥基材料内部非均匀应力/应变与微裂缝形成与扩展的交互作用机制,为水泥基材料裂缝的控制提供理论指导。取得的主要进展如下:. (1)采用Lattice模型模拟混凝土内部非均匀应力/应变和微裂缝形成与扩展的动态变化过程,并基于非均匀应变和微裂缝实验数据进行验证、反馈和修正。该项进展为研究水泥基材料内部非均匀应力/应变提供新方法。. (2)基于Mazars混凝土细观损伤模型,分析3D-DIC获得的混凝土内部非均匀应变数据,确定混凝土内部损伤的分布特征,并提出混凝土损伤因子,用于量化混凝土内部损伤。研究表明,损伤因子与Lattice模型模拟的微裂缝面积线性相关,说明损伤因子能较好反映混凝土损伤程度。该项进展为研究水泥基材料内部微裂缝形成与扩展以及损伤提供新方法。. (3)分析了混凝土内部应力/应变集中区域随着微裂缝形成与扩展的动态变化。研究表明混凝土内部应力/应变集中区域易导致微裂缝的形成,而微裂缝的形成会重分布应力,改变应力集中区域,产生新的微裂缝。该项进展为研究水泥基材料内部微裂缝形成与扩展以及损伤提供了新原理。.基于上述研究结果,在Cement and Concrete Composites、Materials and Design、Powder Technology、硅酸盐学报等本行业权威期刊上发表学术论文6篇(SCI收录4篇,EI收录2篇),累计被引用30余次,申请发明专利2项,获得软件著作权1项。水泥基材料内部非均匀应力/应变表征新方法等进展受到荷兰代尔夫特理工大学Microlab实验室Erik Schlangen教授、中交四航工程研究院有限公司、西卡中国有限公司等著名专家与企业高度认可,并合作开展混凝土裂缝控制的研究,具有较强的工程应用价值。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Investigation of drying-induced non-uniform deformation, stress, and micro-crack propagation in concrete
混凝土中干燥引起的不均匀变形、应力和微裂纹扩展的研究
- DOI:10.1016/j.cemconcomp.2020.103786
- 发表时间:2020-11-01
- 期刊:CEMENT & CONCRETE COMPOSITES
- 影响因子:10.5
- 作者:Gao, Peng;Chen, Yang;Yu, Qijun
- 通讯作者:Yu, Qijun
干燥环境下混凝土内部损伤的量化
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:硅酸盐学报
- 影响因子:--
- 作者:高鹏;陈阳;黄浩良;韦江雄;余其俊
- 通讯作者:余其俊
Extension of the Hymostruc3D model for simulation of hydration and microstructure development of blended cements
Hymostruc3D 模型的扩展,用于模拟混合水泥的水化和微观结构发展
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:Heron
- 影响因子:--
- 作者:Gao Peng;Ye Guang;Wei Jiangxiong;Yu Qijun
- 通讯作者:Yu Qijun
Evaluation of RRSB distribution and lognormal distribution for describing the particle size distribution of graded cementitious materials
描述级配胶凝材料粒度分布的 RRSB 分布和对数正态分布的评估
- DOI:10.1016/j.powtec.2018.01.079
- 发表时间:2018
- 期刊:Powder Technology
- 影响因子:5.2
- 作者:Gao Peng;Zhang Tong Sheng;Wei Jiang Xiong;Yu Qi Jun
- 通讯作者:Yu Qi Jun
Effect of relative humidity on drying-induced damage in concrete: A comparative study of digital image correlation and lattice modelling
相对湿度对混凝土干燥损伤的影响:数字图像相关性和晶格建模的比较研究
- DOI:10.1016/j.matdes.2020.109128
- 发表时间:2020-11-01
- 期刊:MATERIALS & DESIGN
- 影响因子:8.4
- 作者:Gao, Peng;Chen, Yang;Yu, Qijun
- 通讯作者:Yu, Qijun
共 6 条
- 1
- 2
其他文献
利用水泥窑处置垃圾焚烧飞灰过程中有害组分的挥发特性及模型研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:水泥
- 影响因子:--
- 作者:黄健;余其俊;樊粤明;谢燕;吴笑梅
- 通讯作者:吴笑梅
混凝土在电化学除盐过程中内部离子迁移和结构变化的研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:混凝土与水泥制品
- 影响因子:--
- 作者:成立;文梓芸;邓春林;王新祥;余其俊;韦江雄
- 通讯作者:韦江雄
水泥熟料与辅助性胶凝材料优化匹配的基础研究进展(I)——物理效应
- DOI:--
- 发表时间:2017-08
- 期刊:水泥
- 影响因子:--
- 作者:张同生;刘向阳;韦江雄;余其俊
- 通讯作者:余其俊
废橡胶粉的改性对砂浆力学性能的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:混凝土
- 影响因子:--
- 作者:余其俊;刘岚;于利刚
- 通讯作者:于利刚
电化学除盐方法对钢筋-混凝土界面粘结的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:混凝土
- 影响因子:--
- 作者:郑靓;彭宝利;余其俊;邓春林;王新祥;韦江雄
- 通讯作者:韦江雄
共 37 条
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 8
余其俊的其他基金
水泥基材料多尺度结构、组成与水化效能、体积稳定性相互关系的基础研究
- 批准号:51072058
- 批准年份:2010
- 资助金额:39.0 万元
- 项目类别:面上项目
水泥基材料中Cr、Cd、Pb和As等有害组分的化学形态与其固化、迁移转化相互关系的研究
- 批准号:50772038
- 批准年份:2007
- 资助金额:28.0 万元
- 项目类别:面上项目
水泥与粉煤灰中有害组分的溶出机理、预测模型及溶出抑制材料的研究
- 批准号:50372021
- 批准年份:2003
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:面上项目