文摘

微机械过程的使用是为了评估损失和失败的起始面内载荷的砌筑。砌筑材料被视为与周期性微结构组合,因此,一个单位细胞与合适的边界条件假定砌体的代表性体积元。有限元法用于确定的平均应力单元单元对应一个给定的平均应变规定单位细胞。最后,伤害和失败的关键曲线代表起始粘土砖砌体和土坯砌体。

1。介绍

材料在水泥混凝土等土木工程(1- - - - - -4)和砌体受恶化;此外,建筑建造在过去需要携带地震水平以及垂直负荷增加,导致需要加强干预措施。纤维增强塑料(FRP),聚合物网嵌入到石膏和其他多的经典材料和技术有效地用于加强现有结构(5- - - - - -8]。更复杂的技术需要插入地震隔离轴承用橡胶制成的,通常描述为一个超弹性的材料(9- - - - - -16]。土木工程新材料被测试的应用程序;最近,碳纳米管(碳纳米管)被用于各种研究工作以提高水泥砂浆的力学性能(也可用在加强现有结构);因此许多作者正在调查的行为结构与外地纳米材料模型(17- - - - - -21]。

数值方法确定的结构响应无钢筋加固砌体结构,如拱门,墙和穹顶,在文献[22- - - - - -27]。重要的是可用的方法来评估不仅结构响应,而且材料的行为。为此,微观力学和均化方法已经应用于砌体材料。在这项工作中,微机械过程的使用是为了评估砌体的起始的伤害和失败板平面后加载方法开发的(28- - - - - -30.]。

2。细观分析和材料力学模型

砌筑材料是由两种成分:砖和灰浆。这些成分有不同的力学性能和由此产生的砌体材料可以被看作是一个组合,使用基于微观力学的经典技术和均化以确定砌体材料的局部和整体反应。的整体力学性能综合来自选民的几何和力学性能,复合材料的微观结构,等等。这些信息包含在一个参考体积单元(RVE),这是统计学考虑砌体的代表。进行了以下分析代表性体积元。而不是造型砌体作为随机复合材料(见,例如,31日- - - - - -36]),假设选民被安排在一个周期的方法(37- - - - - -45)和一个单元细胞采用代表性体积元。砌体认为在这工作图所示1,一堵墙被描述。目的是确定砌体的强度受到平面时负载。

墙上的图1三维结构的三维单元单元如图2(一个),在那里,,的尺寸单位是细胞沿- - - - - -,- - - - - -,相互重合的坐标系统的起源中心的单位细胞。

在周期性微结构的微机械和均质化分析,三维单元细胞受到周期性边界条件如下: 在哪里位移沿设在和是组件的平均应变规定单位细胞。在一起(1),下面的约束必须实施以避免刚体翻译: 在哪里是单位的中心的位置向量细胞。平面的行为必须调查以来,飞机单胞如图2 (b)可以作为代表性体积元的二维(2 d)分析。在均质化分析,边界条件规定飞机单元细胞

的平均应力单元细胞用,而局部应力在一个点组成的单位细胞微观应力为简单起见,将被称为压力以下。组分(砖和砂浆)被认为是线性弹性损伤前和失败。成分之间的债券被认为是完美的。假设飞机单元细胞和成分受平面应力状态。因此,主应力垂直于这个平面单元细胞等于零而主应力平行的平面单元细胞可以不同于零。失败的一个点组成发生在以下三个失败的标准之一是满意。

第一个标准。如果两个主应力平行的平面单元细胞非负时发生故障时的最大主应力在一个点等于组成的抗拉强度。

第二个标准。如果两个主应力平行的平面单元细胞是负值的失败发生在满足以下方程: 在哪里, 在哪里和是两个负值的主应力平行的平面单元细胞是组成的材料的抗压强度。

第三个准则。当一个主应力平行的平面单元细胞是负的,另一个主应力平行的平面单元细胞是负的,失败时满足以下方程: 在哪里材料的抗拉强度的成分。

接下来,平均应变(这是一个张量与组件)是在飞机上实施单位细胞的条件(2)和(3)。然后,平均压力对应于规定的平均应变评估和砌体的临界曲线确定有限元均化技术。临界曲线绘制在平面上定义的- - -相互重合或定义的平面- - -相互重合。有两种关键曲线:一个通用的临界曲线可能与砖或砂浆。一般点的临界曲线相关成分对应的平均压力启动失败的成分。具体来说,失败的起始处方组成评估的一个线性加载路径,在那里张量是一个常数,不随加载过程,和标量吗越来越积极加载参数。考虑两个组分线性弹性,存在一个值这样的微应力组成(=砖和砂浆)的单位细胞的平均应变满足上述条件的相同的成分不满意,而失败的标准在相同的成分当细胞受到单位为。的平均应力单元细胞平均应变用。在平面上定义的- - -相互重合,组件的定义一个闭合曲线代表了砌体临界曲线相关的启动失败的成分。一个类似的临界曲线可以绘制在平面上定义的- - -相互重合。

3所示。数值例子

如果选民有相同的力学性能和砖和砂浆之间的债券是完美的,砌筑像一个均质材料和均化过程不是必需的。临界病例发生当一个组成的机械性能明显不同于其他成分的机械性能。例如,在adobe砌体(AM),砖和砂浆有类似的弹性性质,而在某些粘土砖砌体(CBM)杨氏模量砖可能显著不同的砂浆的杨氏模量。砌体临界曲线比例非常敏感/,在那里和是砖和砂浆的杨氏模,分别。这是显示在图3,砌体临界曲线相关的启动失败的成分用“”=砖和””=灰浆的传奇人物。

临界曲线在图3通过处方下列平均应变:

在本节中,煤层气的选民的机械性能= 0.23,= 0.15,= 10= 10000 MPa,= 10= 1 MPa,=,=;我的选民的机械性能== 0.15,== 100 MPa,= 10= 1 MPa,=,=。在这工作,和是砖和砂浆的泊松比,分别和是砖和砂浆的抗拉强度,然后呢和是砖和砂浆的抗压强度。CBM和我都有以下几何性质:毫米(砖)的宽度,毫米(砖)的高度,毫米(砂浆厚度关节),(每个砖角近似圆半径的弧)。

在图3,两个不同的值的比率/被认为是:煤层气的曲线和关键的曲线是至关重要的。更大的值确定当地的压力和更集中,因此,较小的关键领域(关键区域有界区域的临界曲线相关的启动失败的成分)。类似的行为是观察图4,临界曲线是通过处方平均应变:

的对比砌体之间的成分也会影响的变形形状单元细胞和局部应力的分布在单位细胞,如图5和6,当地的压力在变形单元细胞受到的平均应变(8),和煤层气是策划()和我(),分别。

4所示。结论

在这个工作中,砌体被视为一个复合构成的两个组件(即砖和砂浆),这样基于微观力学的经典技术和均化以确定砌体材料的局部和整体反应。砌体的临界曲线确定有限元均化技术。一般点的临界曲线相关成分对应的平均压力启动失败的成分。数值分析表明,临界曲线是敏感的对比砖和砂浆之间:大对比包括实施早期损伤的选民。

相互竞争的利益

没有利益冲突有关。