混凝土弹性与粘弹性多尺度理论
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作者蒋金洋[等]著
出版社科学出版社
ISBN9787030769930
出版时间2023-12
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定价168元
货号15432479
上书时间2024-12-31
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目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 混凝土多尺度弹性模型 2
1.3 混凝土粘弹性模型 4
1.4 混凝土粘弹性性能的多尺度研究 10
1.4.1 水泥浆体 12
1.4.2 素混凝土 15
1.4.3 纤维混凝土的蠕变 17
1.5 小结 19
第2章 均匀化方法 20
2.1 弹性问题基本理论 20
2.1.1 基本方程 20
2.1.2 对称性问题 (张量的化简) 22
2.2 Eshelby 问题和等效夹杂理论 24
2.2.1 Eshelby 问题 24
2.2.2 等效夹杂理论 30
2.3 有效性能的变分法 31
2.3.1 有效场和有效性能 31
2.3.2 最小势能原理和最小余能原理 32
2.3.3 Voigt 上限和 Reuss 下限 33
2.3.4 Hashin-Shtrikman 变分原理 34
2.4 均匀化模型 37
2.4.1 稀疏解法 38
2.4.2 自洽法 41
2.4.3 广义自洽法 43
2.4.4 Mori-Tanaka 法 46
2.4.5 微分法 49
2.5 小结 50
第3章 分数阶粘弹性建模方法 51
3.1 传递函数与粘弹性 51
3.1.1 传递函数与弹性–粘弹性对应原理 51
3.1.2 传递函数与粘弹性函数之间的关系 52
3.2 构建粘弹性模型 54
3.2.1 理论方法 54
3.2.2 基于数据的方法 62
3.3 粘弹性数据描述 63
3.3.1 蠕变柔量 63
3.3.2 动态响应 68
3.4 粘弹性数据转换 72
3.4.1 蠕变数据转换为动态模量数据 72
3.4.2 松弛数据转换为动态模量数据 74
3.5 小结 77
第4章 微观水泥浆体的弹性性能 78
4.1 水泥水化微结构时变特征 78
4.1.1 水化度随时间的演变 78
4.1.2 各相体积分数随水化度的演变 80
4.1.3 各相体积分数随时间的演变 84
4.2 水泥浆体弹性性能的多层级模型 85
4.2.1 亚微米尺度 C-S-H 凝胶的有效弹性性能 85
4.2.2 微观水泥浆体有效弹性性能 88
4.3 结果与讨论 90
4.3.1 龄期 tc 的影响 90
4.3.2 水灰比 w/c 的影响 91
4.3.3 温度 Ts 的影响 93
4.3.4 Blaine 表面积 A 的影响 94
4.3.5 弹性水化物长径比 κch，κa 的影响 95
4.4 小结 96
第5章 细观混凝土的弹性性能 97
5.1 混凝土弹性性能的细观力学模型 97
5.1.1 有效夹杂相的有效弹性性能 97
5.1.2 混凝土有效弹性性能 100
5.2 骨料形状对弹性性能的影响 101
5.3 骨料粒径、ITZ 对弹性性能的影响 102
5.3.1 骨料粒径分布 103
5.3.2 优选粒径 104
5.3.3 细度 105
5.3.4 ITZ 厚度 106
5.3.5 ITZ 弹性系数 107
5.4 加载条件、水泥浆体性质对弹性性能的影响 107
5.4.1 龄期 108
5.4.2 温度 108
5.4.3 水灰比 109
5.4.4 Blaine 表面积 110
5.4.5 弹性水化产物的长径比 110
5.4.6 从微观到细观尺度传递特征 111
5.5 小结 112
第6章 细--宏观纤维增强混凝土的弹性性能 114
6.1 纤维混凝土的弹性计算模型 114
6.1.1 纤维与其锚固区组成的有效纤维相的弹性性能 114
6.1.2 纤维混凝土的弹性性能 117
6.2 纤维形状对混凝土弹性性能的影响 119
6.2.1 直纤维 120
6.2.2 钩端纤维 121
6.2.3 波浪形纤维 123
6.2.4 三种纤维形状对比 124
6.3 纤维锚固区参数对混凝土弹性性能的影响 125
6.3.1 体积系数 kv 125
6.3.2 刚度增强系数 kg 125
6.4 定向纤维方向对混凝土弹性性能的影响 126
6.5 纤维掺杂对混凝土弹性性能的影响 126
6.5.1 不同长径比纤维的掺杂 126
6.5.2 不同形貌纤维的掺杂 127
6.6 微细观参数对纤维混凝土弹性性能的影响 128
6.6.1 龄期 128
6.6.2 温度 129
6.6.3 水灰比 129
6.6.4 Blaine 表面积 130
6.6.5 弹性水化产物的长径比 131
6.6.6 骨料粒径分布 131
6.6.7 优选粒径 132
6.6.8 细度 132
6.6.9 ITZ 厚度 133
6.6.10 ITZ 弹性系数 133
6.6.11 骨料形状 134
6.6.12 从细观到细–宏观尺度传递特征 135
6.7 小结 136
第7章 微观水泥浆体的粘弹性性能 138
7.1 水泥浆体蠕变多层级模型 138
7.1.1 HD C-S-H 和 LD C-S-H 的蠕变模型 138
7.1.2 水化度与弹性模量曲线的离散 140
7.1.3 基于传递函数的亚微米尺度 C-S-H 凝胶的有效蠕变性能 142
7.1.4 基于传递函数的微观水泥浆体有效蠕变性能 146
7.1.5 HD C-S-H 和 LD C-S-H 的蠕变参数反分析 149
7.2 多层级蠕变模型测试 155
7.2.1 多种水灰比长期蠕变数据 155
7.2.2 多龄期早期蠕变数据 157
7.3 结果与讨论 158
7.3.1 水化度离散间隔 h 的影响 158
7.3.2 加载龄期 tc 的影响 158
7.3.3 水灰比 w/c 的影响 159
7.3.4 温度 Ts 的影响 161
7.3.5 Blaine 表面积 A 的影响 163
7.3.6 弹性水化物长径比 κch，κa 的影响 164
7.3.7 HD C-S-H 和 LD C-S-H 体积分数比的影响 165
7.4 小结 166
第8章 细观混凝土的粘弹性性能 167
8.1 水泥浆体蠕变输入 167
8.2 混凝土蠕变细观力学模型 169
8.2.1 基于传递函数的有效夹杂相的有效蠕变 169
8.2.2 基于传递函数的混凝土有效蠕变 171
8.2.3 试验验证 173
8.3 骨料形状对蠕变的影响 174
8.4 骨料粒径、ITZ 对蠕变的影响 177
8.4.1 骨料粒径分布 177
8.4.2 优选粒径 179
8.4.3 细度 180
8.4.4 ITZ 厚度 181
8.4.5 ITZ 体积分数 182
8.4.6 ITZ 粘弹性系数 182
8.5 加载条件、水泥浆体性质对蠕变的影响 183
8.5.1 加载龄期 184
8.5.2 温度 184
8.5.3 水灰比 185
8.5.4 Blaine 表面积 186
8.5.5 弹性水化产物的长径比 186
8.5.6 从微观到细观尺度传递特征 187
8.6 小结 188
第9章 细--宏观纤维增强混凝土的粘弹性性能 190
9.1 素混凝土蠕变输入 190
9.2 纤维混凝土的蠕变模型 191
9.2.1 纤维与其锚固区组成的有效纤维相的蠕变 192
9.2.2 有效纤维与素混凝土组成的纤维混凝土的蠕变 195
9.2.3 锚固区参数反分析 197
9.3 纤维形状对混凝土蠕变的影响 202
9.3.1 直钢纤维 203
9.3.2 钩端钢纤维 204
9.3.3 波浪形钢纤维 208
9.3.4 三种纤维形状对比 210
9.4 纤维类型对混凝土蠕变的影响 211
9.4.1 纤维类型 211
9.4.2 不同类型纤维体积分数 212
9.5 纤维锚固区参数对混凝土蠕变的影响 213
9.5.1 体积系数 kv 213
9.5.2 刚度增强系数 kg 214
9.6 定向纤维方向对混凝土蠕变的影响 215
9.6.1 不同类型定向分布纤维混凝土蠕变 215
9.6.2 偏转角度 θ 的影响 217
9.7 纤维掺杂对混凝土蠕变的影响 218
9.7.1 不同长径比纤维的掺杂 218
9.7.2 不同形貌纤维的掺杂 219
9.7.3 不同类型纤维的掺杂 220
9.8 微细观参数对纤维混凝土蠕变的影响 221
9.8.1 加载龄期 222
9.8.2 温度 223
9.8.3 水灰比 223
9.8.4 Blaine 表面积 223
9.8.5 弹性水化产物的长径比 224
9.8.6 骨料粒径分布 225
9.8.7 优选粒径 226
9.8.8 细度 226
9.8.9 ITZ 厚度 226
9.8.10 ITZ 粘弹性系数 227
9.8.11 骨料形状 228
9.8.12 从细观到细–宏观尺度传递特征 229
9.9 小结 230
附录 A 夹杂的 Eshelby 张量 232
附录 B 横观各向同性复合材料弹性刚度张量的推导 238
参考文献 243
内容摘要
本书介绍了混凝土弹性与粘弹性性能的研究现状，包括均匀化理论和分数阶微积分理论，从微观、细观到细-宏观尺度研究了水泥浆体、混凝土和纤维增强混凝土的弹性及粘弹性性能，阐述了各尺度因素对混凝土(粘)弹性性能的影响，以及尺度传递特征。本书综合了理论研究和部分数值、试验验证，为读者提供了一个全面解析混凝土(粘)弹性性能跨尺度传递特征的指南。通过逐尺度的研究和对各组分信息影响的深入探讨，读者将获得关于混凝土(粘)弹性响应机制的深刻理解。
本书适合于从事混凝土（粘）弹性力学性能方面的科研工作者，以及在校大学生、研究生和工程技术人员参考。
精彩内容
本书介绍了混凝土弹性与粘弹性性能的研究现状，包括均匀化理论和分数阶微积分理论，从微观、细观到细-宏观尺度研究了水泥浆体、混凝土和纤维增强混凝土的弹性及粘弹性性能，阐述了各尺度因素对混凝土(粘)弹性性能的影响，以及尺度传递特征。本书综合了理论研究和部分数值、试验验证，为读者提供了一个全面解析混凝土(粘)弹性性能跨尺度传递特征的指南。通过逐尺度的研究和对各组分信息影响的深入探讨，读者将获得关于混凝土(粘)弹性响应机制的深刻理解。
本书适合于从事混凝土（粘）弹性力学性能方面的科研工作者，以及在校大学生、研究生和工程技术人员参考。
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