华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (12): 1-.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.240560
• 材料科学与技术 •
毕玉洁1 毛灵涛1,2 刘海洲3 刘娇娇1 刘逸凡4
1.中国矿业大学(北京) 力学与土木工程学院,北京 100083;
2.中国科学院深圳先进技术研究院,广东 深圳 518055;
3.中国矿业大学(北京) 煤炭精细勘探与智能开发全国重点试验室,北京 100083;
4.中建七局地产集团,河南 郑州 450000
BI Yujie1 MAO Lingtao1,2 LIU Haizhou3 LIU Jiaojiao1 LIU Yifan4
1. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083,China;
2. Shenzhen Institute of Advanced Technology,Chinese Academy of Sciences,Shenzhen 518055,Guangdong, China;
4. China Construction Seventh Engineering Division Co., Ltd.,Zhengzhou 450000, Henan, China
摘要:
为研究聚丙烯纤维与混凝土界面的粘结力学特性,通过单纤维拉拔细观力学试验与数值模拟对界面的脱粘过程进行了研究。采用微CT与自行研制的单纤维拉拔装置建立了单纤维拉拔原位扫描观测系统,对压痕型单根聚丙烯纤维从砂浆基体中拔出的过程进行了原位扫描观测。结合力学正则化全局数字体图像相关法,获得了纤维与基体界面的变形场,由纤维与基体间共用节点的相对位移量化了界面的脱粘。基于CT图像建立了反映纤维和基体真实形状的三维细观数值模型,模拟分析了单纤维拉拔过程。结果表明:拉拔力-位移曲线在峰后呈现出与压痕纤维几何形状特点相关的多峰特征,由数字体图像相关法测量和数值模拟所得界面应变场均呈现出与压痕纤维几何形状特点相关的应变集中现象,表明纤维的周期性压痕增强了拉拔过程中纤维与基体之间的摩擦和咬合力。界面处相对位移在纤维嵌入端部最大,沿纤维方向减小,在垂直于纤维方向的平面内,相对位移的变化规律与纤维的几何形状具有相关性。在沿纤维方向上相对位移反映出当拉力达到峰值荷载前,纤维与基体已完全脱粘。