[发明专利]一种纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力数值试验方法

摘要

本发明提出了一种纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力数值试验方法，利用最大裂缝宽度与倾角建立剪切格子模型，纤维增强水泥基复合材料构件的裂缝面形态由剪切格子模型表示；基于剪切格子模型单独测量裂缝面压缩侧接触咬合作用对剪应力的影响，再在剪切格子模型裂缝面拉伸侧加入短纤维后，对剪切格子模型施加竖向荷载，去除前述数值试验得到的裂缝面压缩侧接触咬合作用对裂缝面剪应力转移的贡献，得到反映裂缝面拉伸侧纤维架桥作用对纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力影响的剪应力‑裂缝宽度关系。本试验方法通过分别考虑裂缝面压缩侧接触咬合作用与拉伸侧纤维架桥作用的影响，且避开了现有技术中试验方式的不足，提高了数值试验的成功率。

主权项

一种纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力的数值试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于实测所得纤维增强水泥基复合材料构件的最大裂缝宽度与倾角建立剪切格子模型；步骤2：对步骤1所述的剪切格子模型裂缝面压缩侧接触咬合作用引入剪切刚度衰减因子与裂缝宽度存在的约束条件；步骤3：利用有限元软件对步骤1所述的剪切格子模型上下两侧同时施加竖向荷载，从0MPa开始逐级增加，每级0.05MPa，直到测量到的裂缝宽度大于最大裂缝宽度时，停止施加竖向荷载，输出第一剪应力‑裂缝宽度关系曲线；步骤4：对步骤1所述剪切格子模型裂缝面拉伸侧的任意位置随机加入短纤维；步骤5：对步骤4所述的短纤维引入纤维架桥应力与剪切格子方向应变存在的约束条件；步骤6：在剪切格子模型上下两侧同时施加竖向荷载，从0MPa开始逐级增加，每级0.05MPa，直到测量到的裂缝宽度大于最大裂缝宽度时，停止施加竖向荷载，输出第二剪应力‑裂缝宽度关系曲线；所述第二剪应力‑裂缝宽度曲线反映裂缝面压缩侧接触咬合作用与拉伸侧纤维架桥作用对纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力的影响；步骤7：将第二剪应力‑裂缝宽度关系曲线中裂缝面压缩侧接触咬合作用对纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力的影响去除，得到反映裂缝面拉伸侧纤维架桥作用对纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力影响的第三剪应力‑裂缝宽度关系，完成纤维增强水泥基复合材料构件受剪能力数值试验；所述步骤3中使用的有限元软件为ABAQUS软件；所述步骤4中加入的短纤维的体积含量范围区间为0.1％‑5％。