摘要：高延性水泥基复合材料(ECC)克服了普通混凝土延性差、裂缝控制能力弱的缺点,当前针对混凝土断裂力学的机理分析主要依据微、宏观试验数据进行,但该过程耗时耗力且无法直观展示开裂过程中纤维–基体间的应力传递及异相物质间的分子或原子交互作用,而计算机模拟技术凭借高效、可视化、低成本的优势为精准预测、深入分析试验结果提供了强力支撑。为全面了解当前ECC拉伸开裂行为多尺度模拟的研究现状,将分子动力学、数值模拟(有限元模拟)、近场动力学和人工神经网络按纳、介、宏观3类尺度、4类方法分类概述其对ECC拉伸开裂行为的模拟。纳观尺度方面,分子动力学从分子或原子层面出发,着重分析未改性及改性纤维对ECC变形过程中纤维–基体界面结合性能的影响机理。介观尺度方面,数值(有限元)模拟重点关注纤维、基体及其界面特性等宏、细观因素对ECC拉伸应变硬化行为的影响规律。宏观尺度方面:近场动力学模拟针对ECC多缝开裂特性研究较少,其主要基于非局部作用分析了普通及纤维增强混凝土在不同方向荷载下的开裂演化行为;人工神经网络对ECC的力学性能预测有一定研究,但该方法主要通过建立预测模型,实现混凝土配合比设计并预测相关参数与力学性能之间的关联性。同时,论述了4种模拟技术在ECC拉伸开裂行为中的不足及发展趋势。

摘要：纤维/树脂界面黏结性能对纤维增强聚合物(FRP)筋承载过程中纤维与基体之间力的传递至关重要,但海水海砂混凝土孔溶液中氯离子扩散至纤维/树脂界面区会使得其黏结性能退化.自制纤维/树脂微脱黏装置,并与数字图像相关(DIC)技术相结合,追踪玄武岩/玻璃纤维与树脂在氯盐溶液中腐蚀28 d的黏结性能退化过程,并通过分子动力学模拟揭示了腐蚀离子导致界面黏结性能退化机制.结果表明:玻璃纤维与树脂间的黏结性能优于玄武岩纤维;玄武岩/玻璃纤维与树脂在NaCl溶液腐蚀28 d,其界面黏结力分别下降了73.9%和71.8%,拉拔过程中破坏模式以基体开裂和纤维拔出为主;树脂与纤维基底主要通过形成氢键黏结,氯离子与基底界面原子的相互作用使原有氢键原子对数量减少,加速了纤维与树脂的脱黏.

摘要：环氧树脂材料固化后脆性大、韧性差,表面容易发生老化、龟裂、剥落等问题,难以保护混凝土应对海工环境等复杂的工况。设计、制备了不同体系的聚氨酯/环氧树脂(PU/EP)复合材料,以PU/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击韧性作为评价指标进行了正交实验,结合响应面分析法确定了PU/EP复合材料的最佳制备配方为:PU预聚体原材料n(OH-)∶n(NCO-)的摩尔比(Molar ratio of n(OH-)∶n(NCO-),R)为1、PU掺量为15wt%、制备温度为80℃。研究结果表明:聚氨酯(PU)和EP交联效果良好,PU/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击韧性较纯环氧树脂分别提高37.61%、52.21%、47.07%。随着PU掺量的增加,材料中柔性长链段的比例增大,形成二级网络的区域增大,分子间的配位作用以及软连段的增加极大提高了材料的力学性能,并且PU/EP复合材料的硬度和弹性模量有一定程度的降低。

摘要：为增强钢筋混凝土的抗高速冲击性能,对钢筋混凝土的内部骨架进行负泊松比设计,得到两种内凹角数量不同的六肋及星型钢筋混凝土。利用霍普金森压杆试验对不同类型的钢筋混凝土进行抗高速冲击性能测试,并结合数字散斑相关方法对其场变化及微观泊松比进行分析,得到内凹角数量对钢筋混凝土破坏形态、承载力及耗能能力的影响规律和机理。结果表明:六肋和星型钢筋混凝土在抗高速冲击作用下出现了负泊松比,分别为-0.50和-1.00;从应变场来看,六肋和星型钢筋混凝土的最大应变均出现在内凹角附近,且以内凹角为中心向四周逐渐减小;随着钢筋结构内凹角数量的增加,钢筋混凝土的变形能力和能量耗散能力显著增强。单位体积内六肋和星型钢筋混凝土的耗能分别为1.76×10^(5)和1.86×10^(5) J/m^(3),是方形钢筋混凝土的1.17倍和1.23倍,表明负泊松比钢筋混凝土的耗能能力随钢筋内凹角数量的增多而增强。

摘要：将钢筋混凝土的方形结构箍筋改变为六肋结构、星形结构,设计制备出拥有负泊松比效应的钢筋混凝土梁。通过三点弯曲试验和落锤冲击试验数值模拟分析混凝土的抗弯性能,同时通过数字散斑相关方法分析其变形行为以及泊松比。结果表明:六肋结构和星形结构的箍筋能够提高混凝土的抗弯承载力,延缓其裂缝开展,提高其能量吸收率与弯曲韧性,星形箍筋的钢筋混凝土抗弯承载力和弯曲韧性系数分别可达22.6 kN及3.86 MPa;随箍筋结构中内凹角数量的增加,混凝土的抗弯性能增强,泊松比反而减小,且星形箍筋的钢筋混凝土甚至出现了负泊松比的现象,泊松比最小可达-0.03。

摘要：研究焙烧温度对NO-2和维生素B3(VB3)两种阻锈剂插层水滑石的影响,通过有机元素和紫外-可见分光光度分析阻锈剂的插层负载率,采用OPC、EIS测试,分析了阻锈剂插层水滑石对钢筋的防护性能,利用SEM和XRD分析插层机理,结论如下:焙烧温度对阻锈剂负载率的影响呈先增后减的趋势.对于NO_(2)^(-),最佳温度为500℃,N元素含量为1.63%,对于VB3,最佳温度为450℃,负载率为21.3 wt.%.温度过低,水滑石表面能未被充分激发,温度过高,水滑石层状结构被破坏,阻锈剂难以插层.此外,插层阻锈剂后,水滑石层间距有不同程度的增大,且相比NO-2,插层VB3的水滑石分散更加均匀.

摘要：采用圆锅造粒法,通过对微胶囊工艺与配方参数进行设计和优化,制备了以粘土固化剂、膨润土、MgO膨胀剂和微晶纤维素为芯材,以乙基纤维素(EC)为壁材的微胶囊,采用正交试验探索了微胶囊芯材组分对自修复微胶囊/水泥基复合材料自修复效果的影响并确定了微胶囊芯材的最佳组成为:粘土固化剂为10wt%、MgO膨胀剂为35wt%、微晶纤维素为6wt%,膨润土为49wt%。研究结果表明,随着微胶囊掺量的增加,自修复水泥基材料的抗压强度降低,当微胶囊掺量(占水泥质量)为3%时,自修复微胶囊/水泥基复合材料的抗压强度相较于空白组仅下降了4%且具有较高的强度恢复率为103.8%。通过数字散斑相关方法(DSCM)对加载过程中的自修复微胶囊/水泥基复合材料的变形行为进行了追踪测试。从应力-应变曲线、应变场分布、灰度相关系数特征值(S_(tc))和应变特征值(S_(ts))之间的变化规律,得出自修复微胶囊/水泥基复合材料的自修复机制,基于微胶囊破裂时产生了与水泥基同源物质钙钒石(AFt)和Mg(OH)_(2)对裂纹进行填补,限制裂纹发展,达到修复裂纹的目的。

摘要：在国民经济建设中,由钢筋腐蚀引起的资源、能源消耗巨大,相悖于可持续发展的战略目标,因此海洋工程的发展需着重攻克钢筋腐蚀这一难关。随着海洋经济不断发展以及海洋产业结构的调整升级,海洋涂料行业的技术水平不断提高,环氧树脂作为经济效益双收的防腐涂料之一值得深入研究。目前,针对环氧钢筋耐蚀和抑制锈蚀的研究层出不穷,预测环氧钢筋涂层服役性能的理论计算和数值模拟也成为研究热点,但有关可高度适应海洋环境多因素耦合作用下的防护体系仍需深入、系统地开展相关研究。基于此,本文归纳了目前海工钢筋环氧涂层防护性能的评估体系,并从环氧树脂的基体分子结构、改性功能助剂等方面,围绕“阻”“隔”“愈”“缓”四个角度,综述了海工钢筋环氧涂层的多尺度结构设计与防护性能调控研究进展,总结了目前海工钢筋环氧涂层存在的问题,并对其发展前景进行了展望,对未来海工钢筋环氧涂层的超长寿命防护研究具有指导意义。

摘要：为控制装有连梁金属阻尼器的联肢墙结构在极震下的残余位移并促进结构体系整体屈服模式的形成,提出了一种基于滑移连接组合而成的金属阻尼器。采用拟静力试验对其抗震性能进行全面研究,验证该阻尼器分阶段屈服和刚度增强的特性。试验结果表明:该阻尼器不仅可以达到分阶段屈服和刚度增强的效果,而且具有良好的变形能力和耗能性能,可根据滑移距离和矩形剪切板厚度等参数进行优化设计。进一步建立新型消能连梁-联肢墙结构体系的数值对比模型进行了动力时程分析。本文提出的阻尼器在罕遇地震中可以通过二阶刚度增强控制残余位移,有利于增强结构体系极震下抗倒塌能力并达到极震后易修复目的。