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以大型商用有限元软件ABAQUS为计算台,基于等参梯度单元法的思想,建立功能梯度材料结构的有限元分析模型,进行有限元计算分析。数值算例表明,等参梯度有限单元法的应力和位移计算结果均与解析解吻合得很好。根据设计组分材料Y-TZP弹性模量的三种工况,讨论了弹性模量梯度系数对有限元计算结果的影响。通过有限元网格加密的数值算例,发现等参梯度有限单元法具有精度高和收敛快的特点。
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从多尺度综合研究了纳米SiO2对混凝土界面过渡区早期力学性能的影响.在宏观尺度上,主要测试了纳米改性混凝土的弹性模量及抗压、抗折强度,在微观尺度上,采用纳米压痕对其界面过渡区进行了压痕模量及其频数分布分析.结果表明:掺入纳米SiO2后,无论水泥石还是混凝土,其早期强度及弹性模量均有所提高,且混凝土强度的提高尤为明显;纳米改性混凝土界面区的孔隙和缺陷显著减少,且形成了更高密度的C-S-H凝胶相,使其压痕模量与水泥石的压痕模量接近.

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为改善蒸压加气混凝土(AAC)的吸水特性,对比分析了以硬脂酸钙、硅酸钾和憎水硅氧烷这3种憎水剂改性的AAC抗压强度、导热系数和吸水率.结果表明:3种憎水剂均会显著降低AAC的吸水率,提高其饱和吸水强度保留系数;3种憎水剂中,以憎水硅氧烷的改性效果,其适宜掺量(分数)为0.4%~0.8%.
结合理论分析、数值模拟和试验验证,探讨了混凝土中钢筋的腐蚀行为,并建立了钢筋腐蚀速率的预测模型.首先基于试验数据,修正了混凝土的电阻率模型,然后结合混凝土中钢筋腐蚀的电化学原理和宏电池腐蚀模型,分析了保护层厚度、水灰比、氯离子含量和空气相对湿度等因素对钢筋腐蚀过程控制方式和腐蚀速率的影响,并据此建立了混凝土结构钢筋腐蚀速率的预测模型.分析表明,所建立的预测模型能够合理地反映电阻和阴极控制条件下钢筋腐蚀速率的变化趋势,具有较好的预测精度和实用性.
采用磷酸镁水泥(MPC)、粉煤灰和油菜茎秆制备新型绿色混凝土,探讨了该混凝土作为保温隔热墙体材料的可行性,并讨论了油菜茎秆的掺量和尺寸对混凝土性能的影响,测试了所制备的植物茎秆增强混凝土的表观密度、抗压强度和导热系数.结果表明:所制备的植物茎秆增强混凝土可以满足承重和非承重墙体材料的技术要求;油菜茎秆的多孔隙特征保证了该绿色混凝土具有优异的保温隔热特性;与硅酸盐水泥和石灰等其他胶凝材料相比,磷酸镁水泥更适宜制备植物茎秆增强混凝土.