柔性纤维混凝土动力耗散的机理研究

摘要

目的：柔性纤维混凝土是一种新型的建筑材料,0它以水泥砂浆或者混凝土为基体,以连续的或者非连续的纤维作增强材料.与普通混凝土相比,纤维混凝土具有很多的优良特性,因而被大量的应用于工业、民用建筑以及桥梁等工程.国内外学者对纤维混凝土在土木工程中的应用作了深入的研究.这些研究涉及到各个方面,包括碳纤维混凝土压电等机敏性的研究、合成纤维混凝土结构温度变形控制的研究以及纤维混凝土基本力学性能和大型工程应用的研究等,而关于柔性纤维混凝土结构的能量耗散方面的研究较少.鉴于此,该课题从理论和试验两个方面研究了碳纤维、芳纶纤维及其混杂物与混凝土构成的能量耗散体系对能量吸收、耗散和衰减的性能.通过选择增强纤维的类型,将纤维织物或纤维混编织物进行合适的铺设,配以适当的聚合物乳液复合成粘弹性阻尼材料从而实现纤维混凝土动力耗散的作用,并着重从纤维组成结构与混凝土基体相互作用来研究其耗散行为和耗能机理.该文首先就纤维混凝土复合材料的应用及国内外研究现状作了概述,并介绍了纤维间距理论、复合材料理论和振动波理论等在课题研究中的指导意义.然后在前人研究成果的基础上,用精确解和近似解两种方法对纤维混凝土悬臂梁结构的动力特性进行了计算,结果表明,如果计算参数合理,理论计算结果与实验结果能很好近似,可以应用于对结构响应的预测.紧接着在线弹性范围内,以复合材料力学为基础,简叙了正弦曲线纤维混凝土本构方程,藉此,分析了正弦角对材料能量耗散性能的影响以及损耗因子的计算,得知正弦角在30-40°时耗能效果较好.最后对纤维混凝土构件进行了自由振动衰减的试验研究,试验表明,虽然碳纤维和芳纶纤维混凝土刚度有所下降,却都能明显的提高混凝土耗散性能.这些结论对研究工程结构减振降噪具有一定的理论和实际意义.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1复合材料概述

1.1.1复合材料的特点

1.1.2复合材料的分类

1.1.3复合材料的研究

1.2纤维混凝土概述

1.2.1增强纤维

1.2.2混凝土基体

1.2.3纤维混凝土的工程应用

1.3研究课题

1.3.1学术背景及理论

1.3.2国内外研究现状

1.3.3课题来源及主要研究内容

第二章纤维混凝土结构动力分析

2.1结构振动的精确解法

2.1.1弯曲运动模型

2.1.2梁的横向弯曲振动

2.2结构振动的近似解法

2.2.1有限元法

2.2.2动力响应的计算

第三章纤维混凝土动力耗散的研究

3.1波纹纤维的几何分析

3.2纤维混凝土的本构关系

3.2.1本构关系

3.2.2 工程常数

3.3纤维混凝土耗散分析

3.3.1阻尼的数学表示

3.3.2波动能量耗散分析

3.4复合材料能耗计算

第四章纤维混凝土动力耗散的试验研究

4.1试验目的

4.2试件制作

4.2.1试件的组分

4.2.2试件的制作

4.3动力试验

4.3.1试验仪器设备

4.3.2试验测量系统

4.3.3具体方法

4.4动态测试后处理

4.4.1指数窗

4.4.2快速傅立叶变换

4.5动力特性参数计算原理

4.6抗弯弹性模量试验

4.6.1试验步骤

4.6.2计算原理

第五章结果与分析

5.1计算用参数

5.2固有频率

5.3阻尼比

结论

参考文献

攻读学位期间发表论文

独创性声明

致谢