有效
一种微胶囊自修复材料本构曲线的预测方法及装置
孔恒、郭飞、韩凯航、鲁赟、姜瑜、傅睿智、刘颖
北京市政建设集团有限责任公司
摘要
本发明提供一种微胶囊自修复材料本构曲线的预测方法及装置,涉及隧道与地下工程材料技术领域,以解决现有技术中不能反应和预测水泥基材料峰值后的软化阶段的细观力学模型的问题。该方法包括:若自修复混凝土材料为常规混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载常规混凝土材料本构曲线;若自修复混凝土材料为含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线;若自修复混凝土材料为含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线。微胶囊自修复材料本构曲线的预测装置应用于微胶囊自修复材料本构曲线的预测方法。
1.一种微胶囊自修复材料本构曲线的预测方法,其特征在于,包括:判断自修复混凝土材料中是否含有微胶囊;若否,则所述自修复混凝土材料为常规混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载常规混凝土材料本构曲线;计算平面应变条件下受拉伸荷载常规混凝土材料本构曲线的公式为:线弹性阶段公式: ;非线性阶段公式: ;应力跌落阶段公式: ;应变软化阶段公式: ;其中, 表示混凝土试样的应变, 表示混凝土试样的应力, 表示混凝土试样的泊松比,A表示混凝土试样的面积,E表示混凝土的初始弹性模量,N表示混凝土试样的微裂纹数量, 表示微裂纹初始半径, 表示第一次扩展后的微裂纹半径, 表示第二次微裂纹激活扩展后的半径, 表示在非线性阶段的未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角, 表示在应力跌落阶段的未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角, 表示在应变软化阶段的未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角;若是,则判断修复的微裂纹断裂荷载,若所述修复的微裂纹断裂荷载大于等于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,则所述自修复混凝土材料为含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线;若所述修复的微裂纹断裂荷载小于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,则所述自修复混凝土材料为含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线;若所述修复的微裂纹断裂荷载大于等于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,则所述自修复混凝土材料为含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料;若所述修复的微裂纹断裂荷载小于不含微胶囊的自修复混凝材料土中微裂纹的原始断裂荷载,则所述自修复混凝土材料为含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,包括:若 ,则所述修复的微裂纹断裂荷载大于等于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,所述自修复混凝土材料为含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,其中, , , 表示不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载, 表示未修复的微裂纹断裂韧度, 表示未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角, 表示经历第一次扩展后的微裂纹的半径, 表示修复后微裂纹断裂荷载, 表示自修复混凝土材料中微胶囊所含愈合剂固化后被修复的微裂纹断裂韧度, 表示修复后微裂纹的半径;若 ,则所述修复的微裂纹断裂荷载小于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,所述自修复混凝土材料为含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,其中, , , 表示不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载, 表示未修复的微裂纹断裂韧度, 表示未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角, 表示经历第一次扩展后的微裂纹的半径, 表示修复后微裂纹断裂荷载, 表示自修复混凝土材料中微胶囊所含愈合剂固化后被修复的微裂纹断裂韧度, 表示修复后微裂纹的半径;其中,计算平面应变条件下受拉伸荷载含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线的公式为:线弹性阶段公式: ;非线性阶段公式: ;应力跌落阶段公式: ;应变软化阶段公式: ;其中, 表示混凝土试样的应变, 表示混凝土试样的应力, 表示混凝土试样的泊松比,A表示混凝土试样的面积,E表示混凝土的初始弹性模量,N表示混凝土试样的微裂纹数量, 表示微裂纹初始半径, 表示修复后微裂纹的半径, 表示第一次扩展后的微裂纹半径;计算平面应变条件下受拉伸荷载含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线的公式为:线弹性阶段公式: ;非线性阶段公式: ;应力跌落阶段公式: ;应变软化阶段公式: ;其中, 表示混凝土试样的应变, 表示混凝土试样的应力, 表示混凝土试样的泊松比,A表示混凝土试样的面积,E表示混凝土的初始弹性模量,N表示混凝土试样的微裂纹数量, 表示微裂纹初始半径, 表示修复后微裂纹的半径, 表示第一次扩展后的微裂纹半径。
2.一种微胶囊自修复材料本构曲线的预测装置,其特征在于,包括:判断模块,用于判断自修复混凝土材料中是否含有微胶囊;第一本构曲线模块,用于当自修复混凝土材料中不含有微胶囊时,所述自修复混凝土材料为常规混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载常规混凝土材料本构曲线;计算平面应变条件下受拉伸荷载常规混凝土材料本构曲线的公式为:线弹性阶段公式: ;非线性阶段公式: ;应力跌落阶段公式: ;应变软化阶段公式: ;其中, 表示混凝土试样的应变, 表示混凝土试样的应力, 表示混凝土试样的泊松比,A表示混凝土试样的面积,E表示混凝土的初始弹性模量,N表示混凝土试样的微裂纹数量, 表示微裂纹初始半径, 表示第一次扩展后的微裂纹半径, 表示第二次微裂纹激活扩展后的半径, 表示在非线性阶段的未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角, 表示在应力跌落阶段的未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角(此时的倾角最大), 表示在应变软化阶段的未修复与修复的微裂纹交界处的空间倾角;第二本构曲线模块,用于当所述修复的微裂纹断裂荷载大于等于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,则所述自修复混凝土材料为含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线;计算平面应变条件下受拉伸荷载含强愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线的公式为:线弹性阶段公式: ;非线性阶段公式: ;应力跌落阶段公式: ;应变软化阶段公式: ;其中, 表示混凝土试样的应变, 表示混凝土试样的应力, 表示混凝土试样的泊松比,A表示混凝土试样的面积,E表示混凝土的初始弹性模量,N表示混凝土试样的微裂纹数量, 表示微裂纹初始半径, 表示修复后微裂纹的半径, 表示第一次扩展后的微裂纹半径;第三本构曲线模块,用于当所述修复的微裂纹断裂荷载小于不含微胶囊的自修复混凝土材料中微裂纹的原始断裂荷载,则所述自修复混凝土材料为含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料,计算平面应变条件下受拉伸荷载含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线;计算平面应变条件下受拉伸荷载含弱愈合剂微胶囊自修复混凝土材料本构曲线的公式为:线弹性阶段公式: ;非线性阶段公式: ;应力跌落阶段公式: ;应变软化阶段公式: ;其中, 表示混凝土试样的应变, 表示混凝土试样的应力, 表示混凝土试样的泊松比,A表示混凝土试样的面积,E表示混凝土的初始弹性模量,N表示混凝土试样的微裂纹数量, 表示微裂纹初始半径, 表示修复后微裂纹的半径, 表示第一次扩展后的微裂纹半径。
3.一种电子设备,包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连,其特征在于,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1中所述的一种微胶囊自修复材料本构曲线的预测方法中的步骤。



