在水泥基材料中加入適當比例的纖維時可以有效地增強其韌性,通過合適的材料配合比可以使其極限抗拉應變達到3%以上。摻加纖維的水泥基復合材料在發生破壞時會產生細密的裂縫,因此將微膠囊與纖維同時摻加在水泥基材料中會產生更好的修復效果。由于實際試驗對人工成本消耗較多,本文制作了具有修復效果的微膠囊,從有限元模擬仿真的角度分析微膠囊的摻入對高韌性水泥基復合材料的修復效果,同時探究其對力學性能的影響。微膠囊選擇有機型微膠囊,囊壁材料選用脲醛樹脂,囊芯材料選用環氧樹脂,制得的微膠囊呈球形。控制微膠囊成型過程中攪拌器的轉速分別在200rpm、400rpm、600rpm下,制得的微膠囊平均粒徑在244μm、205μm、176μm,分別測出三種不同粒徑微膠囊的粒徑分布、囊芯含量以及包裹率,從而得到使試驗效果最佳的微膠囊粒徑。微膠囊與纖維采用蒙特卡洛算法在基體中進行隨機投放,實現了三維實體微膠囊與纖維在三維空間基體中的隨機分布,為有限元模型構建提供了便捷條件。有限元模擬使用ABAQUS軟件,基體采用ABAQUS中自帶三大類模型中的塑性損傷型,微膠囊采用Crushable Foam模型,纖維使用一種自組合模型,...

【文章頁數】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 選題背景及研究目的
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 PVA纖維研究現狀
        1.2.2 自修復水泥基復合材料研究現狀
        1.2.3 有限元模擬研究現狀
    1.3 主要研究內容及方案
第2章 微膠囊的制備
    2.1 試驗材料和主要儀器設備
    2.2 微膠囊的制備流程
    2.3 微膠囊基本參數測定
        2.3.1 微膠囊粒徑分布
        2.3.2 微膠囊囊芯含量
        2.3.3 微膠囊包裹率
    2.4 微膠囊的選取
第3章 纖維及微膠囊分布模型建立
    3.1 蒙特卡洛算法
    3.2 纖維在基體中分布模型建立
        3.2.1 二維分布模型建立
        3.2.2 三維分布模型建立
    3.3 微膠囊在基體中分布研究
    3.4 本章小結
第4章 微膠囊自修復水泥基材料有限元模型建立
    4.1 建模方法研究
    4.2 微膠囊、基體與纖維的單元選擇
    4.3 本構關系的選擇
        4.3.1 基體本構關系模型建立
        4.3.2 微膠囊本構關系模型建立
        4.3.3 PVA纖維本構關系建立
        4.3.4 PVA纖維單絲拉拔荷載-位移關系模型建立
    4.4 纖維荷載-位移曲線影響因素探究
        4.4.1 纖維埋置深度對荷載-位移曲線的影響
        4.4.2 纖維埋置角度對荷載-位移曲線的影響
        4.4.3 微膠囊粒徑對纖維荷載-位移曲線的影響
    4.5 本章小結
第5章 微膠囊對基體力學性能影響及修復效果研究
    5.1 微膠囊摻量對基體力學性能的影響
        5.1.1 整體模型建立
        5.1.2 不同摻量微膠囊對基體抗壓強度的影響
    5.2 微膠囊對基體力學性能的修復效果
        5.2.1 模擬試驗原理及模型建立
        5.2.2 微膠囊摻量對力學性能修復效果的影響
    5.3 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3992984