爆炸与冲击载荷下结构和材料动态响应研究的新进展_百度文库
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爆炸与冲击载荷下结构和材料动态响应研究的新进展
对​激​波​与​高​应​变​率​现​象​的​基​础​问​题​及​应​用​国​际​学​术​会​议​(​E​X​P​L​O​M​E​T​ 00​)​ ​和​第0​ ​届​国​际​理​论​与​应​用​力​学​大​会​(​ ​I​C​T​A​M​―00​)​ ​上​有​关​爆​炸​冲​击​载​荷​下​结​构​和​材​料​动​态​响​应​的​研​究​论​文​进​行​了​回​顾​和​综​合​分​析​。​分​别​从​应​力​波​、​结​构​的​高​应​变​率​响​应​和​材​料​的​高​应​变​率​响​应​三​个​方​面​就​其​新​进​展​和​新​动​向​作​了​述​评​。
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10道路材料细观结构的研究
道路材料细观结构的研究；摘要：细观力学指的是介于宏观和微观之间的一种力学；关键词：细观力学，沥青混合料，混凝土，结构，应用；StudyofMicro-structureof；Abstract:Themeso-mechani；Keywords:Meso-mechanics,；1引言；由于分析工具的限制,一直以来,道路工程领域不得不；细观力学主要是从美国发展起来
道路材料细观结构的研究 摘
要：细观力学指的是介于宏观和微观之间的一种力学范畴。在道路建设事业中，材料的细观性能虽然研究者较少，但是其重要性却是不容忽视，值得每一位道路工作者去深入学习。本文主要介绍了细观力学的定义、研究范围、研究方法、作用，并从混凝土和沥青混合料两个角度去展开研究,着重其应用。 关键词：细观力学，沥青混合料，混凝土，结构，应用Study of Micro-structure of road materialsAbstract: The meso-mechanics refers to a mechanics range between macro and micro-mechanical areas. In road construction, although the number of researchers on the material properties of the micro is little, its importance should not be ignored and it is worth every worker of road to do deep study. This paper describes the meso-mechanics about the definition, scope of the study, research methods, roles. The study is conducted from concrete and asphalt mixture, focusing on its application.Key words: Meso- mechanics, asphalt mixture, concrete, meso-structure, application1引言由于分析工具的限制,一直以来,道路工程领域不得不采用基于现象学的经验方法,通过大量的试验,从宏观尺度分析和研究沥青混合料的各种性能,这种方法不仅耗时耗资,而且结果的变异性较大,再现性差。微观力学方法是一种新的研究沥青混合料性能的方法,不仅避免了大量的试验,而且能够从微观尺度深入分析混合料在外部环境作用下的内部力学反应[1]。细观力学主要是从美国发展起来的,其主要研究方法是在材料中选取一个有代表性的体积单元。它要满足尺度的两重性,从宏观上讲尺寸足够小,可以看作一个材料质点,因而其宏观应力场可视为均匀的;另一方面,从细观角度讲,其尺寸足够大,包含足够多的细观结构信息,可以体现材料的统计平均性质。微裂纹、微孔洞、微滑移带、晶界滑移等为细观力学的主要研究对象。1.1细观力学的界定细观力学从材料的细观结构出发,对不同的细观损伤机制加以区分,通过对细观结构变化的物理与力学过程的研究来了解材料的破坏,并通过体积平均化的方法从细观分析结果导出材料的宏观性质。细观力学研究的尺度范围介于连续介质力学和微观力学之间。细观力学与宏观力学、微观力学研究的对象与方法列表如表1。细观力学的主要优点在于,忽略损伤过于复杂的微观物理过程,避免统计力学浩繁的计算,同时包含不同材料细观损伤的几何和物理特征,为损伤变量提供较明晰的物理背景;采用平均化方法,将细观结构损伤机制研究的结果反映到材料的宏观力学行为的描述中去。表1
三种力学研究的手段和方法Tab. 1
Three studying methods of mechanics 1.2沥青混合料的细观力学沥青混合料是具有复杂结构的非均质、多相(气相、液相、固相)和多层次(微观、细观、宏观)的复合材料体系，其宏观行为所表现的不规则性、不确定性、模糊性、非线性等特征，正是其微观结构复杂性的反映，其内部结构特征与其力学行为和耐久性有着密切的联系。在过去的研究中，人们为了研究上的方便，对沥青混凝土材料力学性能的研究多偏重于从宏观角度进行唯像研究，把沥青混凝土材料视为平均化和均匀化的宏观连续体，认为材料内部各点具有相同的性质，忽略了沥青混凝土材料复杂的细观结构，难以揭示材料变形和破坏的物理机制。大量实验研究表明，沥青混凝土宏观力学性能和内部的裂缝发展有关。沥青混凝土的破坏裂纹一般发生在骨料与沥青的沥青混合料是一种典型的非均质材料。[2]沥青混凝土材料具有细观、微观多孔特征，即使是密实型沥青混合料也会不同程度地含有空隙和裂纹。观察C T图片可以清楚看到其内部结构特征，试件内部含大量随机分布的微裂隙、微孔洞。在竖向截面中粗集料趋于水平分布，在水平截面中粗集料自由分布，无明显定向趋势。下图为CT扫描图。 图1 无水疲劳破坏典型CT扫描图像1.3分析沥青混凝土破坏机理的结构层次观点现代科学的一个重要的思维方式与研究方法就是层次方法，在对客观世界的研究中，当停留在某一层次，许多问题无法解决时，深入到下一个层次，问题就可能迎刃而解，同时也只有进入下一层次，才能揭示更深层次的机理，沥青混凝土力学性能的研究也是如此。研究材料的力学行为，首先应着眼于内部结构单元聚集的层次，一般材料内部结构单元聚集的层次可分为:(1)宏观层次( Macro-Level)或称工程结构层次。沥青混凝土这种非均质材料存在着一特征体积，经验的特征体积相应于3 -4倍的最大骨料体积，但大于这种特征体积时，材料假定为均质的，当小于这种特征体积时，材料的非均质性将会十分明显。有限元计算结果反映了一定体积内的平均效应，这个特征体积的平均应力和平均应变可作为宏观应力和宏观应变。(2)细观层次(Meso-Level )。在这个层次中，沥青混凝土被认为是一种由沥青基质为基相，粗骨料和空隙为分散相组成的三相非均质复合材料，细观内部裂隙的发展直接影响沥青混凝土的宏观力学性能。在该层次下，骨料与沥青基质的相互作用是其基本特征，并且材料非均质性本质上是由于材料内部结构的非均匀性引起的应力集中，从而导致强度降低而引起的。该层次的模型一般是毫米或厘米量级。(3)微观层次(Micro-Level )。在这个层次中，按照物理--化学观点考虑沥青与矿料之间的粘附性对沥青混凝土强度、温度稳定性和水稳定性等一系列重要性能的影响。研究沥青与矿料界面层的性质，相关参数可由试验分析获得。[3] 图2 某沥青混合料细观模型上图为某沥青混合料二维细观模型。以细观力学的观点建立模型用于分析力学性能。由图可见，在细观的界限内，沥青、矿物、孔隙的分布是均匀的；沥青包裹着石料形单元体的核心；代表单元在整个模型中又是均匀地、规则地、周期性地分布的,而且每个代表单元均是均匀和各向同性的。从宏观上来看,它是均匀的,故只选取一个代表单元,就可以代表整体。又由于代表单元的尺寸远小于整体尺寸,因此可将它看作一个物理点。[4]对于宏观均匀的复合材料,任意取一个或者几个代表单元进行研究,其结果都是一样的。2 细观层次分析沥青混合料结构模型2.1细观层次沥青混合料结构模型特点为了在细观层次上描述沥青混合料在一定边界条件下复杂的反应行为,需对其离散化,化无限为有限进行数值求解。在离散化方面,细观结构模型具有如下特点。(1)离散元模型与连续介质力学模型有着本质的区别。采用连续介质力学方法研究混合料时,也要离散化结构,但离散后的离散单元之间仍然保持连续的位移和应力,离散后的单元不是独立的力学实体,不能独立相互作用。因此这种离散只是形式上的离散,很难比较直观地描述材料的微细观结构特征。而采用离散单元方法时,离散后的单元是一个独立的力学实体,具有自己的本构方程和运动规律,且各个离散单元相互独立。因此,这种离散化是离散结构本身,是实质意义上的离散,能够较好地描述材料的微细观结构特性。(2)以组成沥青混合料的各相为单位进行离散化。离散单元方法(DEM-District Elements Method)在处理散体等非连续介质力学问题上具有独特的优势,易于解决接触面问题。DEM通过接触粘结模型可以处理连续介质力学问题,尤其在处理多相分散体系材料(如沥青混凝土等)。2.1接触模型采用离散单元方法进行数值模拟时,材料的整体行为(应力、应变、模量等)通过各个接触点处的微细观参数(接触力、位移、速度等)反映,离散单元之间接触模型是离散元数值模型的关键。沥青混合料不同于钢材等均质弹性材料,也不同于粮食、砂石等散体材料,它是处于二者之间一种多相复合材料,且对温度、湿度及加载速率具有敏感性。为了正确描述这种材料复杂的力学性能,可以采用几种接触模型，例如:接触刚度模型、滑移模型及粘结模型。2.2.1 接触刚度模型接触刚度模型描述接触力和相对位移之间的关系,包括法向接触力与法向位移之间的关系,及切向力与切线位移之间的关系。表达式如式(1)和(2):Fi?KUnissnnn
(1) s?Fi??K?UΔ
(2)式中: Kn 、Ks分别是法向和切向接触刚度;Un、Us分别是法向相对位移和切向相对位移增量;Fin、Fis分别是法向接触力和切向接触力增量; ni 是法向向量。2.2.2 滑移模型滑移模型允许颗粒在抗剪强度范围内发生滑动,这种模型在接触粘结模型发生作用之前一直有效。它通过两接触球体间最小摩擦系数μ定义,若颗粒间重叠包含各类专业文献、中学教育、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、外语学习资料、10道路材料细观结构的研究等内容。　
　2.专题二:原材料技术性质对道路水泥混凝土路用性能的影响研究 (1)分报告 3―...研究道路混凝土的细观、微 观结构与强度、耐久性的相关关系,分析微观结构对宏观... 　从理论分析与试验测试两方面总结三维编织复合材料刚度和强度性 能的研究成果与进展, 探讨细观结构表征与力学性能预报中存在的主要问题, 并展望今后的 研究重点与发展... 　前言: 前言:混凝土是一类多相复合材料,以往对混凝土材料力学性能的研究多偏重于 从宏观角度进行研究,忽略了混凝土材料内部复杂的细观结构,难以揭示材料变 形和破坏的... 　随着现代土木工程的发展,混凝 土结构已经广泛应用于工业及民用建筑、道路、桥梁、...在细观层次上用计算机模拟和预测 材料结构的破坏过程已成为本学科目前的研究重点... 　它主要研究组分材料间力的相互作用和定量描述细观结构与性能间的关系。由于复合材料综合了不同单相材料的长处 ,对其材料力学行为的有意义的研究必须借助于细观力学... 　用细观层次上的研究方法,将混凝土材料看成是一种非均质的混合材料成 为了研究...随着现代土木工程的发展,混凝 土结构已经广泛应用于工业及民用建筑、道路、桥梁、... 　很多人认为复合材料细观力学的研究等同于复合材料有效 性能的预报。有效性能一般指材料的平均性能,尽管它们也依赖于材料的细观结 构,但对其细观结构细节并不太敏感... 　热处理的研究 渐开线齿廓滚压成型半蜂窝波形条的理论研究 亚麻热塑性增强复合材料成型工艺及性能研究 三维机织回转体复合材料的细观结构及力学分析 叠层材料钻孔加工... 　道路材料细观结构的研究 16页 1财富值 颗粒材料结构自组织沉降细... 暂无评价...从材料的结构看科学之美摘要:竹炭棉纤维最大的与众不同之处,就是每一根竹炭纤... 上传我的文档
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