[發明專利]一種基于微觀力學和斷裂力學試驗的ECC配方設計方法

在審

• 申請號: 201710405118.6
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107271257A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 李曉琴;杜茜;丁祖德;宋志剛;陳前均;李洛克
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G06F17/50;C04B28/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于微觀力學和斷裂力學試驗的ECC配方設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)確定高韌性水泥基工程復合材料配方的預定目標；

(2)根據預定目標對高韌性水泥基工程復合材料的纖維參數進行選擇和控制，其中纖維參數包括纖維類型、長度和直徑；

(3)根據預定目標對高韌性水泥基工程復合材料的基體進行選擇，其中基體為除纖維之外的其他所有組分；

(4)通過進行纖維-界面拉拔試驗確定纖維-界面的影響因素；

(5)根據已選擇的纖維、基體以及纖維-界面之間的影響因素來確定纖維的體積分數；

(6)在高韌性水泥基工程復合材料攪拌之前，利用纖維分散機使纖維充分分散，最后進行成品試塊性能試驗檢測；

(7)若成品試塊性能達到預定目標則不需要調整，否則從步驟(2)開始進行相應的調整。

2.根據權利要求1所述的基于微觀力學和斷裂力學試驗的ECC配方設計方法，其特征在于，步驟2中纖維長徑比要滿足βL_f/2d_f＞2，其中L_f為纖維長度、D_f為纖維直徑，β為滑移-硬化系數，纖維長度L_f大于纖維臨界嵌固長度L_c且小于兩倍的纖維臨界嵌固長度L_c。

3.根據權利要求1所述的基于微觀力學和斷裂力學試驗的ECC配方設計方法，其特征在于，步驟3具體包括基體各組分預配、確定基體斷裂韌性K_m、彈性模量E_m，其中，基體的選擇要滿足穩態開裂準則、初裂應力準則和多縫開裂飽和指標；

Jtip≤σ0δ0-∫0δ0σ(δ)dδ=Jb′]]>

式中，J_tip為材料穩態開裂過程中裂縫推動力，即裂縫尖端斷裂能，J’_b為總能量，σ(δ)為纖維復合材料連接法則，σ₀為最大連接應力，δ₀為裂縫開裂寬度，δ₀＝τL_f²/(E_fd_f(1+η)

σ0=12gτVfLfdf]]>

η=VfEfVmEm]]>

式中，L_f是單根纖維的長度，E_f為纖維的彈性模量，d_f是單根纖維的直徑，V_f是纖維的體積分數，V_m為基體體積分數，E_m為基體彈性模量，τ是纖維與基體之間的界面摩擦粘結強度，g為緩沖因子，取值與緩沖系數f有關，緩沖系數f通過傾斜角的纖維拉拔試驗確定；

J_tip和基體的斷裂能J_m有關，當纖維體積分數小于3％時，裂縫尖端斷裂能J_m等于J_m：

Jtip=Jm=Km2Em]]>

式中，K_m為基體斷裂韌性，初裂應力準則即第一條裂縫時的開裂強度σ_cr，不能超過最大連接應力σ₀和多縫開裂飽和指標，J_b'/J_tip＞2.7，σ₀/σ_cr＞1.3。