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EPS多孔混凝土力学性能试验及三维数值模拟研究

作　者: 吴震
导　师: 陈兵
学　校: 上海交通大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: EPS混凝土制备抗压强度应力-应变曲线均匀化三维模型损伤力学数值模拟
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

现代混凝土材料越来越向着轻质高强、高性能的方向发展。使用轻质填充物取代粗骨料或混入闭合气泡是降低混凝土自重,制备轻质混凝土的主要途径。在混凝土中混入一定体积的聚苯乙烯泡沫塑料(Expanded Polystyrene,简称EPS),可以制备具有超轻、大变形、隔振、减震且具有良好保温隔热特性的EPS混凝土材料。由于该种材料的良好工程应用特性,EPS混凝土逐渐成为研究的热点,不仅在建筑领域,而且在减轻环境污染和固体废弃物回收利用方面,均具有十分重要的科技和社会效益。本文在国内外学者对多孔固体和EPS混凝土性能研究的基础上,将EPS混凝土作为多孔固体进行试验与数值模拟分析研究,主要内容包括:(1)制备表观密度低于800 kg/m3的超轻EPS多孔混凝土,探讨在其制备过程中各因素对表观密度、抗压强度、弹性模量、应力-应变曲线、耗能等物理力学特性的影响,并从多孔固体的角度对试验结果进行了理论分析。(2)引入均匀化理论的思想,对EPS混凝土中的特征体元进行建模分析,采用了蒙特卡罗随机算法和开普勒面心填充结构,在ANSYS前处理器下由APDL进行二次开发分别建立了低孔隙率和高孔隙率下EPS混凝土的三维分析模型,有效地描述真实结构。(3)以基质应力应变曲线为基础采用弹性模量损伤模型,对EPS多孔混凝土特征体元进行工程模拟加载分析,获得弹性模量、抗压强度、应力应变曲线、应变在三维结构体中的分布等诸多结论,模拟成果表明通过对真实模型的仿真分析,可以为试验结果提供一定程度的参考并解释试验中观察到的一些现象。

EPS多孔混凝土力学性能试验及三维数值模拟研究

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