《基於微結構的非均勻介質力學性能表征及套用研究》是依託華僑大學，由闞晉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於微結構的非均勻介質力學性能表征及套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：闞晉
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著科學技術的發展和國家各項重大工程的推進，非均勻介質的力學問題迫切需要研究解決，而介質內部相變對力學性能的影響是其中一個重要的關鍵性問題。本項目試圖從理論與實驗兩個方面研究非均勻介質，建立一種新的力學模型，基於內部微結構研究非均勻介質的力學性能，獲得相變對力學性能的影響機制，並套用於水泥基材料，預測材料的力學性能，研究侵蝕作用對水泥基材料力學性能的影響。主要研究內容包括：基於微結構的非均勻介質的力學分析，非均勻介質內部相變對力學性能的影響機制，水泥基材料的力學性能預測，侵蝕作用下水泥基材料力學性能的演化規律。本項目的研究成果對於非均勻介質力學理論的發展具有重要的理論價值，對水泥基材料的設計與製備具有重要的指導意義。
結題摘要
非均勻介質內部各相的變化對其巨觀力學性能的有重要影響，這是非均勻介質研究的一個關鍵性問題，本項目從力學理論與實驗研究兩個方面對其進行了較為深入的研究。首先本項目通過細觀力學理論建立的細觀本構方程和斷裂力學理論建立的能量守恆方程，建立一種新的細觀斷裂模型，實現基於內部微結構來預測非均勻介質的力學性能。然後將介質內部的相轉變引入該力學分析模型，並以水泥基材料為例預測水泥基材料的力學性能並研究了硫酸鹽侵蝕作用造成的水泥基材料內部相轉變對巨觀力學性能的影響。研究結果顯示：孔隙的含量、大小和形狀對水泥基材料的力學性能有重要影響，當孔隙平均直徑、孔隙率和孔隙的形狀參數上升時，水泥漿體的彈性性能下降，其極限強度也隨之下降；對於孔隙率相同的水泥漿體，隨著孔隙平均直徑的增大，強度極限逐漸減小，納米級的孔隙對其強度的影響非常微弱，其作用遠遠小於微米級的孔隙，含微米級孔隙的水泥漿體的應力應變曲線表現出明顯的非線性特徵；當水泥漿體處於硫酸鹽侵蝕的環境中，隨著時間的變化硫酸鹽逐漸侵入水泥漿體內部，隨著鈣礬石的不斷產生並生長，水泥漿體內部CSH相逐漸減少而鈣礬石逐漸增加，伴隨著鈣礬石的吸水膨脹，水泥漿體內部孔隙的物理參數發生很大變化，微米孔的直徑和孔隙率均有較大增長，細觀斷裂模型計算結果顯示其極限強度下降明顯，試驗數據對計算結果進行了驗證。
