研究和评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志》上
菜单ISSN: 2321 - 6212
ISSN: 2321 - 6212
lhem Hawachi1*,Habib Sammouda1,2和Rachid Bennacer3
1部门能源和材料,Sousse-Tunisia大学突尼斯
收到:01/09/2015接受:08/01/2016发表:12/01/2016
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聚合物混凝土(pc)代表一个好的替代传统胶结材料新领域的建设。事实上,电脑表现出较高的抗压强度和极限压应变值,以及良好的耐化学性。在这些好处的背景下,本文提出了一种研究聚合物混凝土使用机械模型最近的行为由作者开发的。2 d模型中骨料随机分布的多边形建模。抗压测试的电脑首先进行提供实验验证数值模型的基准模型的数值模拟是利用COMSOL软件和执行抗压和弯曲应力-应变曲线。
聚合物混凝土、模拟、描述。
PC是一种新型的混凝土的矩阵是聚氨酯聚合物代替传统的水泥砂浆,碎石骨料。个人电脑材料具有较好的韧性,更好的疲劳性能和更好的人行道上的行为与传统的沥青和水泥混凝土相比1),使得伊朗有资格作为一个潜在的高性能路面材料(2]。优化过程的新材料,机械性能在高应变率必须解决,特别是受到动态压缩的响应。单轴压缩试验是最常见的方法来描述混凝土材料的优势(3- - - - - -5]。文献表明,他们有更大的机械强度与水泥混凝土相比,他们可以节省50%的材料为特殊的应用程序。这种类型的混凝土施工中使用,尤其是公共或商业建筑。
由于其明度和高结构性能,聚合物材料近年来被广泛利用,加强现有建设受到静态和地震载荷。他们的一般机械特性6和建设性的细节7在先前的研究调查。
通常在数值模拟,聚合物混凝土是假定为各向同性和均匀。然而,聚合物混凝土材料非常复杂,使材料在外载荷作用下的行为非常复杂。一些宏观结构(8和微观结构9)模型也被开发来分析聚合物混凝土材料的力学行为。为了获得性能优越的树脂混凝土纤维可以添加到混合物中。的纤维,连续或者不连续,脆性基体材料,显著提高了断裂韧性和强度的复合材料(10- - - - - -12]。
里斯(13]研究了天然纤维的弯曲强度的影响电脑。他的结论是,使用天然纤维组成的电脑增加了抗弯强度。格里菲思和球14确定断裂模量和断裂韧性的聚酯PC使用三点弯曲测试方法。
对各种材料多尺度分析与微观非均质性的主要话题之一计算力学和材料科学。一些计算方法对多尺度分析,均化方法已经成功地应用到复合材料包括聚合物基复合材料(PMC) (15]。本文提出一种多尺度方法对聚合物混凝土。meso-mechanical模型包括显式描述的几何异构材料,以及matrix-aggregate之间的交互的描述,然后对聚合物混凝土的行为在宏观模式。在第一部分研究细观模型,生成聚合模型首先,其余区域由树脂“填满”。不包括在这个模型的接口和骨料之间的完美结合,矩阵是假定,然后我们将交易的宏观模型。
研究聚合物混凝土的法律行为在宏观尺度上,一个典型的单轴压缩加载序列基于环氧的迫击炮,即骨料(砂)/树脂混合物,和一个三点弯曲试验模拟利用comsol软件结构的有限元分析,这项工作的目的是研究应力和位移的分布模型假设弹性行为的包容和树脂的弹塑性行为。
目前的过程基于有限元法在这一节中描述。在这里,大骨料引入新的均质矩阵进行假定虚拟测试。准备一个具体的示例在介观层面上适合两和三维数值模拟与重点描述两个基本步骤:(i)几何准备和(2)一代的有限元网格。一个数值预测混凝土的非线性行为的微尺度在这一节中描述。获得的材料属性然后利用有限元模拟微观层面。因此,混凝土被视为一个两相系统,包含嵌入在一个无限矩阵(图1)。
图1:的几何模型。
评价树脂/聚合混合物的力学行为,几个二维模拟树脂/混合料的微观结构模型开发和随后建模,利用有限元方法。在第一部分中,我们将研究夹杂物的几何形状的影响材料的行为。在第二部分假设聚合阶段模型中只包含的球形粒子。在模型的情况下,每个循环粒子是定位在一个虚拟的中心广场的大小1 x1毫米(图1)。
本研究的目的是开发微混凝土制成的聚酯树脂粘结剂使用两种类型的夹杂物,沙和砾石。
使用的材料是沙子、砾石和粘合剂组成的液体聚酯树脂,1.11克/厘米3密度、易燃、粘度20个分区。研究复合假设组成一个矩阵,用指数r,夹杂物用索引“s”。这些夹杂物可能是一致的或面向随机矩阵。在第一部分,我们将研究砾石夹杂物的情况下,该模型研究了所示图2由方形粒子,砾石建模包括在树脂基体在第二部分,我们将研究案例或夹杂物有一个球形
图2:在微观几何模型。
树脂的力学性能混凝土提高通过添加纤维的脆性降低这些马特里als (图3)。在本节中,我们提出一个模拟的弹性行为由玻璃纤维增强聚合物混凝土梁三点弯曲和偏见。砾石建模是面向广场由圆柱形粒子粒子和玻璃纤维在空间随机(图4)。
图3:几何模型在微观层面的树脂混凝土。
图4:几何模型在微观层面的树脂混凝土增强纤维。
模型受到的垂直边缘负荷10 MPa。价值是基于实验室结果(16),是为了在线性弹性响应的范围的树脂/聚合混合物。此外,对称性在x - y轴被认为是。
在所有情况下,砂材料被认为是各向同性,均匀的弹性和弹性模量的骨料(砂)Ea是不同的从1000年到15 000 MPa。
在液态金属注入,毛细管力作用下粘性力和诱导压缩应力场的固体骨架预成型。纤维预成型然后在填充阶段压缩处理,注射阶段和压缩阶段强烈耦合。在我们的研究中,我们将给出一个数值模型,该模型描述了压缩阶段被注入在复合材料加工领域。
本研究工作的主要目的是研究聚合物混凝土的结构行为。有很广泛的研究使用聚合物领域的建设材料(17]。从一个机械(宏观)的角度来看,有几个基本属性,即抗压应力-应变曲线,抗弯强度和静态弹性模量,因此在这部分压缩试验和弯曲试验的数值模拟研究。
而均匀的粒度的砂使用,比重为2.65克/厘米3,细度模数为2.5。树脂含量为12%的重量,没有添加填料和88%的聚合配方下午完成。研究混凝土单轴压缩试验的行为规律进行50×100毫米PC气缸和400×75×75毫米P C梁用于三点弯曲测试。这个标准的规范,标本几何和跨度,是相似的(图5)。
图5:维度的压缩和弯曲模型
应力和位移的分布为模型绘制一条水平线,通过降低谷物在每个块的中心。图6介绍了垂直应力的分布,Syy为不同值的Ea模型。结果表明,抗压荷载转移到沙粒子,而树脂几乎有很少的负载。的图6表明,等效杨氏模量增加,增加的杨氏模量增援,同时,E的变化影响垂直压力
图6:垂直应力分布和不同聚合属性。
图7展示了运动的粒子在外加应力的影响。的结果数据8和9表明,抗压荷载转移到砂颗粒;粒子的位移是输液可以清楚地解释的方向数据10和11。
图7:展示了运动的粒子在外加应力的影响。
图8:Iso值树脂的速度。
图9:粒子位移。
图10:等值速度的树脂。
图11:粒子位移。
比较两种类型的夹杂物变形砾石和沙说数据12和13,州的变形比砾石砂不重要。
图12:曲线应力变形砾石。
图13:应力应变曲线的沙子。
从数据14和15重要的是要注意,粒子的运动更重要的是在缺乏纤维显示的重要性,加强建筑材料的纤维提供了更好的抗压力。
图14:粒子位移。
图15:位移在时间。
电脑反应抗压和抗弯测试的数据16和17,分别。似乎在压缩非线性行为。这是非线性是由于装载电脑的损害比聚合物的粘滞特性
图16弯曲的菌株的分布聚合物混凝土。红色的区域图17表示最大应力的位置导致弯曲裂纹的形成。这是根据观察到的行为的梁在实验结果(18,19]。stress-displacement曲线线性变化涉及聚合物的粘弹性特征最大应用载荷后,它减少软边坡破裂(图18)。
图16:应力分布的截图(3 d)。
图17:截图的应力分布(2 d)。
图18:弯曲行为。
这表明会有最初的非弹性变形;然而,行为是弹性的。在这种情况下,疲劳是弹性(图19)。
图19:压缩行为。
三点弯曲试验是应用于控制着钢筋混凝土聚合物,数值模拟突出高应力迁移向钢筋由于粘性流在聚合物混凝土的影响。数值计算是致力于一个2 d复合梁模型和纤维增强微观结构完美结合矩阵(图20.)。的proposed problem is discretized by means of two-dimensional finite elements in the plane strain framework.
图20:等值的压力
在本文中建立了一个描述行为的数值研究聚合物混凝土的微观和宏观尺度,然后研究了碳纤维混凝土的内部和外部的情况下,传统的钢筋,在不同的材料和紧张。准备两个二维模型类型和数值建模以允许聚合混合物的不同配置,计算获得的应力和位移分布的不同模型进行了比较。结果表明,突出破坏机理是树脂的塑性变形,特别是在地区孔隙存在(部分填充空洞的树脂)。数值模拟突出相关的压力从聚合物混凝土对钢筋的迁移。
