[發(fā)明專利]不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110905000.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113588371A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙康;楊健;嚴(yán)雅靜;宋宇峰;于祥;陳潼;賴彥銘;趙康奇;敖文強(qiáng);伍俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N3/08;G06F30/20
• 代理公司: 西安啟誠(chéng)專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

1.一種不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、制備充填體試樣，所述充填體試樣包括無(wú)纖維充填體試樣、聚丙烯腈纖維增強(qiáng)充填體試樣、玻璃纖維增強(qiáng)充填體試樣、聚丙烯腈與玻璃混合纖維增強(qiáng)充填體試樣；

步驟二、對(duì)所述充填體試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

步驟三、測(cè)量所述充填體試樣的重量、長(zhǎng)度、寬度和高度；

步驟四、對(duì)所述充填體試樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試；

步驟五、對(duì)所述充填體試樣的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析；

步驟六、建立纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型。

2.按照權(quán)利要求1所述的不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，步驟一中所述制備充填體試樣的具體過(guò)程包括：采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)模制作充填體試樣，所述充填體試樣中的灰砂比為1:8；所述充填體試樣的固體濃度為68％；所述聚丙烯腈纖維增強(qiáng)充填體試樣中聚丙烯腈纖維占干尾砂和水泥總重量的0.5％；所述玻璃纖維增強(qiáng)充填體試樣中玻璃纖維占干尾砂和水泥總重量的0.5％；所述聚丙烯腈與玻璃混合纖維增強(qiáng)充填體試樣中聚丙烯腈纖維和玻璃纖維分別占干尾砂和水泥總重量的0.25％；所述聚丙烯腈纖維和玻璃纖維的長(zhǎng)度均為12mm。

3.按照權(quán)利要求1所述的不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，步驟二中所述對(duì)充填體試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的具體過(guò)程包括：將制備好的充填體試樣，在相對(duì)濕度75±5％、溫度25±5℃自然環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天。

4.按照權(quán)利要求1所述的不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，步驟三中所述測(cè)量充填體試樣的重量、長(zhǎng)度、寬度和高度的具體過(guò)程包括：充填體試樣養(yǎng)護(hù)后，以0.01g精度的電子秤稱充填體試樣的重量，以0.1mm精度的刻度尺測(cè)量充填體試樣的長(zhǎng)度、寬度和高度。

5.按照權(quán)利要求1所述的不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，步驟四中所述對(duì)充填體試樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試的具體過(guò)程包括：采用最大承載能力為50kN的MTS微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，在加載速率為0.5mm/min的應(yīng)變控制模式下對(duì)充填體試樣進(jìn)行測(cè)試，直至充填體試樣出現(xiàn)宏觀失穩(wěn)破壞，所述無(wú)纖維充填體試樣、聚丙烯腈纖維增強(qiáng)充填體試樣、玻璃纖維增強(qiáng)充填體試樣、聚丙烯腈與玻璃混合纖維增強(qiáng)充填體試樣均進(jìn)行5次測(cè)試。

6.按照權(quán)利要求5所述的不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，步驟五中所述對(duì)充填體試樣的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析的具體過(guò)程包括：所述5次測(cè)試的結(jié)果中，剔除試驗(yàn)強(qiáng)度最大和最小的試樣數(shù)據(jù)，保留強(qiáng)度處于中間的3個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)保留的3個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)求取平均值。

7.按照權(quán)利要求1所述的不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其特征在于，步驟六中所述建立纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型的具體過(guò)程包括：

步驟601、引入損傷修正系數(shù)α表征峰后強(qiáng)度特性，建立損傷本構(gòu)方程為σ＝Eε(1-αD)

其中，σ為應(yīng)力，α為損傷修正系數(shù)，E為材料彈性模量，ε為應(yīng)變，D為損傷變量；

步驟602、根據(jù)纖維增強(qiáng)充填體的微元破壞服從Weibull分布，得到微元的概率密度為

其中，m、F₀均為Weibull分布的參數(shù)變量，F(xiàn)為微元強(qiáng)度分布變量；

步驟603、定義損傷變量D為已破壞微元面積數(shù)與總微元面積數(shù)之比，則

D＝S_Dn/S_n

其中，S_Dn為已破壞的微元面積數(shù)，S_n為總微元面積數(shù)；

步驟604、當(dāng)荷載加載到強(qiáng)度F時(shí)，已破壞的微元面積數(shù)S_Dn(F)為

其中，Dn為已破壞微元數(shù)，P(Dn)為充填體已破壞微元數(shù)概率密度；

步驟605、根據(jù)步驟604結(jié)果簡(jiǎn)化損傷變量方程為

步驟606、將步驟605結(jié)果，代入損傷本構(gòu)方程，得到

步驟607、根據(jù)纖維增強(qiáng)充填體應(yīng)力-應(yīng)變曲線的幾何邊界條件，得到

其中，ε_p為峰值應(yīng)變；σ_p為峰值應(yīng)力；

步驟608、令得到

則纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型為