冻融循环下海上风机灌浆材料的损伤及力学性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lookingintheeye
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随着高强灌浆料在海上风机结构中的使用,材料可靠性问题越来越值得重视。温度变化对于高强灌浆料影响作用很大,特别是饱和高强灌浆料在经受温度变化后的力学性能变化更加明显。由于温度变化导致高强灌浆料内部多物理场变化,并且国内外对高强灌浆料经受冻融循环的研究很少,参考混凝土现有的研究得到的结论也有一定的差异性。本文通过设计高强灌浆料的龄期试验以及轴压试验,得到高强灌浆料的普通力学参数;此外通过设计冻融循环试验,综合研究了温度变化对高强灌浆料力学性能的影响;最后通过有限元三场耦合数值模拟,验证了本文试验结论的准确性。具体研究内容如下:(1)设计国内外不同材料的轴压力学试验,得到高强灌浆料的一般力学参数与高强灌浆料破坏模式,并通过龄期试验分析高强灌浆料的强度增长规律与表达式,后得到高强灌浆料的部分应力-应变曲线,对比混凝土材料曲线进行分析。(2)设计高强灌浆料50,100,150,200,250,300和350次的冻融循环试验,对不同冻融次数后的不同试块进行轴压、抗折试验,得到不同冻融次数下的高强灌浆料抗压、折强度变化趋势,分析不同冻融次数下的材料外表破坏发展模式,得到高强灌浆料质量损失与冻融循环次数的关系,进行宏观损伤分析,得到损伤变量与冻融循环次数的关系。(3)使用Comsol有限元软件对高强灌浆料试块模型进行一次与多次冻融循环有限元模拟,对不同物理场所采用耦合式进行分析,得到不同观测平面与观测点的温度、应力、位移变化趋势以及各力学参数的增减模式,得到试块内部温度变化产生的应力累加方式,对温度传递的滞后性导致的应力分布不均进行分析,间接验证了高强灌浆料的冻融破坏机理。通过本文试验与模拟验证,得到高强灌浆料不同龄期强度发展方式基本一致,根据冻融试验得到高强灌浆料强度损失与质量损失率随冻融次数增加而增加,结合受压、抗折强度以及质量损失量,综合得到高强灌浆料可以承受的极限冻融次数不超过200次;并经过有限元验证得到高强灌浆料内部应力变化趋势,确定了温度应力理论更适用于高强灌浆料。
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