【摘 要】
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聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（Polyvinyl alcohol Fiber Engineered Cementitious Composites,简称PVA-ECC）,相较于普通混凝土材料具有较高的极限拉伸应变能力,是一种具有高韧性和优异能量吸收性能的纤维增强水泥基复合材料,可用于解决传统建筑用水泥基材料混凝土抗拉、抗剪强度低及脆性引发的安全性、耐久性问题。在标定PVA-ECC材料特性上,目前
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聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（Polyvinyl alcohol Fiber Engineered Cementitious Composites,简称PVA-ECC）,相较于普通混凝土材料具有较高的极限拉伸应变能力,是一种具有高韧性和优异能量吸收性能的纤维增强水泥基复合材料,可用于解决传统建筑用水泥基材料混凝土抗拉、抗剪强度低及脆性引发的安全性、耐久性问题。在标定PVA-ECC材料特性上,目前尚缺乏统一的指标。本研究针对此问题对现有的PVA-ECC单轴压缩试验数据进行了调研、整理和分析,并给出了PVA-ECC单轴压缩试验标准试块的尺寸建议值（边长为70.7mm的立方体试块）;在此基础上对同一配合比下含标准试块在内的不同尺寸的立方体试块进行了轴心压缩试验,并根据试验数据进行分析,得到了采用各类非标试块进行PVA-ECC抗压试验测量所得的抗压力学指标:弹性模量E、峰值应力fcu、峰值应变εcu、曲线下降段的拐点应力及应力所对应的应变值(f0.85、ε0.85、f0.2、ε0.2)与标准立方体试块之间进行转换。基于此,进一步对已有的PVA-ECC单轴抗压试验数据进行标准化分析,提出了适用于边长为70.7mm的立方体试块,抗压强度fcu在30～60MPa范围内的PVA-ECC的单轴抗压应力-应变经验模型。现有的PVA-ECC抗拉模态经验模型均基于特定的试验数据提出,缺乏普适性。基于前文研究所提出的PVA-ECC抗压强度fcu在30～60MPa范围内的标准化分析,对此抗压强度fcu范围内已有的单轴拉伸力学指标(初裂应力ftc、初裂应变εtc、峰值应力ftp、峰值应变εtp)进行了统计,现有的试验数据中均无拉伸应力-应变下降段的力学指标(极限拉应力ftu、极限拉应变εtu),本文通过单轴拉伸试验得到了峰值拉应力ftp与峰值压应力fcu之间的转换关系和拉伸应力-应变下降段力学指标,分析曲线特点将抗拉应力-应变曲线简化为线弹性阶段、应变-硬化阶段和应变-软化阶段,并分析单轴拉伸力学指标(初裂应力ftc、初裂应变εtc、峰值应力ftp、峰值应变εtp、极限拉应力ftu、极限拉应变εtu),提出PVA-ECC单轴抗拉经验模型,该经验模型适用于抗压强度在30～60MPa,极限拉应变在1.0%以上的PVA-ECC。为验证本文提出的PVA-ECC单轴压/拉经验模型的适用性,进行单轴压/拉试验及有限元模拟。首先,分析已有的试验数据,得到了PVA-ECC抗压强度在30～60MPa,极限拉应变在1.0%以上的配合比范围（PVA纤维掺量为1.0%～2.0%,W/B为0.32～0.40;S/B为0.25～0.4）。在此范围内随机抽选6组配合比,进行PVA-ECC单轴压缩和单轴拉伸试验,得到抗压/拉应力-应变全曲线,将其与经验模型进行对比,验证了本文提出的经验模型在试验中的适用性。其次,基于本章提出的经验模型,采用ABAQUS软件中的混凝土塑性损伤模型（Concrete Damaged Plasticity Model,简称CDPM）建立了R/ECC梁的四点弯曲FE（Finite Element,简称FE）模型,进行R/ECC梁四点弯曲试验的有限元模拟验证。将有限元模拟结果与试验结果相对比,评价了该经验模型及FE建模的可靠性,为有限元模拟提出了可靠的材料经验模型。
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