[1]张景生,田威,刘彦文.基于 3D打印技术的类混凝土透明物理模型三维重构及材料力学性能研究[J].水利与建筑工程学报,2022,(04):85-90.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2022.04.013]
点击复制

基于 3D打印技术的类混凝土透明物理模型三维重构及材料力学性能研究()
分享到:

《水利与建筑工程学报》[ISSN:1672-1144/CN:61-1404/TV]

卷:
期数:
2022年04期
页码:
85-90
栏目:
出版日期:
2022-08-30

文章信息/Info

作者:
张景生12田威2刘彦文3
1.中交第四公路工程局有限公司,北京100022;2.长安大学土木工程学院,陕西西安710061;3.中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京102600
关键词:
混凝土CT扫描3D打印细观结构力学性能
分类号:
TU47
DOI:
10.3969/j.issn.1672-1144.2022.04.013
摘要:
混凝土细观结构的组成及分布与其宏观力学性能密切相关,采用普通混凝土试样进行试验时无法深入认识其内部细观结构是阻碍混凝土力学性能研究的关键问题之一,亟待寻找能够还原混凝土真实内部结构并能观察到混凝土细观结构破坏过程的试验方法。通过将CT扫描技术与3D打印技术相结合,采用不同打印材料重构了与细观结构较为一致的混凝土3D打印模型,并通过对普通混凝土试件及3D打印试件抗压性能试验,对比了两者的单轴抗压强度、变形规律。结果表明:通过3D打印技术可以高度还原混凝土试件内部细观结构的分布特征;同时,3D打印试件与普通混凝土试件具有相似的单轴抗压强度和泊松比,为大量复制性质完全相同的试件以提高试验结果的可靠度提供了研究基础,也为今后材料替换、开展物理试验提供了新的研究思路。

参考文献/References:

[1] 杜修力,金 浏.细观分析方法在混凝土物理/力学性质研究方面的应用[J].水利学报,2015,47(3):355-371.
[2] 杜修力,金 浏.非均质混凝土材料破坏的三维细观数值模拟[J].工程力学,2013,30(2):82-88.
[3] 马怀发,陈厚群,黎保琨.混凝土细观力学研究进展及评述[J].中国水利水电科学研究院学报,2004,2(2):124-130.
[4] 李 强,任青文,殷亚娟.基于数值方法的混凝土细观结构变化规律与力学性能研究[J].水利学报,2015,46(12):1424-1433.
[5] 党发宁,田 威,韩文涛,等.混凝土破裂过程三维数值模拟及CT验证[J].水利学报,2006,37(6):674-680.
[6] 张德海,邢纪波,朱浮声,等.混凝土破坏过程的数值模拟[J].东北大学学报(自然科学版),2004,25(2):175-178.
[7] 高政国,刘光廷.二维混凝土随机骨料模型研究[J].清华大学学报(自然科学版),2003,43(5):710-714.
[8] 田 威,党发宁,陈厚群.基于单轴压缩CT技术的混凝土细观破损分区研究[J].水利学报,2011,42(8):995-1001.
[9] 朱万成,赵启林,唐春安,等.混凝土断裂过程的力学模型和数值模拟[J].力学进展,2002,32(4):579-598.
[10] 郝书亮,党发宁,陈厚群,等.基于CT图像的混凝土三维微观结构在ANSYS中的实现[J].混凝土,2009,233(3):13-15,20.
[11] 田 威,党发宁,陈厚群.混凝土CT图像的3维重建技术[J].四川大学学报,2010,42(6):12-16.
[12] 姜 袁,柏 巍,戚永乐,等.基于CT扫描数据的混凝土细观结构的三维重建[J].三峡大学学报(自然科学版),2008,30(1):52-55.
[13] GarbocziEJ.Three-dimensionalmathematicalanalysisofparticleshapeusingX-raytomographyandsphericalharmonics:applicationtoaggregatesusedinconcrete[J].CementandConcreteResearch,2002,32(10):1621-1638.
[14] 于庆磊,杨天鸿,唐世斌,等.基于CT的准脆性材料三维结构重建及应用研究[J].工程力学,2015,32(11):51-62,114.
[15] RegT.Embracing3Dprinting[J].MetalPowderRe-port,2013,68(2):3.
[16] 兰红波,李涤尘,卢秉恒.微纳尺度3D打印[J].中国科学(技术科学),2015,45(9):919-940.
[17] 卢秉恒,李涤尘.增材制造(3D打印)技术发展[J].机械制造与自动化,2013,42(4):1-4.
[18] GibbonsGJ,WilliamsR,PurnellP,etal.3Dprintingofcementcomposites[J].AdvancesinAppliedCeram-ics,2010,109(5):287-290.
[19] 鞠 杨,谢和平,郑泽民,等.基于3D打印技术的岩体复杂结构与应力场的可视化方法[J].科学通报,2014,59(32):3109-3119.
[20] JiangC,ZhaoGF.Apreliminarystudyof3Dprintingonrockmechanics[J].RockMechanicsandRockEngi-neering,2015,48(3):1041-1050.
[21] JiangC,ZhaoGF,ZhuJB,etal.Investigationofdy-namiccrackcoalescenceusingagypsum-like3Dprint-ingmaterial[J].RockMechanicsandRockEngineer-ing,2016,49(10):3983-3998.
[22] FereshtenejadS,SongJJ.Fundamentalstudyonappli-cabilityofpowder-based3Dprinterforphysicalmodelinginrockmechanics[J].RockMechanicsandRockEn-gineering,2016,49(6):2065-2074.
[23] JiangQ,FengXT,SongLB,etal.Modelingrockspecimensthrough3D printing:tentativeexperimentsandprospects[J].ActaMechanicaSinica,2016,32(1):101-111.
[24] FengP,MengXM,ZhangHQ.MechanicalbehaviorofFRPsheetsreinforced3Delementsprintedwithce-mentitiousmaterials[J].CompositeStructures,2015,134:331-342.
[25] FengP,MengXM,ChenJF,etal.Mechanicalprop-ertiesofstructures3Dprintedwithcementitiouspowders[J].ConstructionandBuildingMaterials,2015,93:486-497.
[26] 普通混凝土力学性能试验方法标准:GB50081—2002[S].北京:中国建筑工业出版社,2019.

相似文献/References:

[1]卓旬,梅明荣.混凝土徐变计算理论和方法综述[J].水利与建筑工程学报,2012,(02):14.
[2]刘攀,侍克斌,努尔开力·依孜特罗甫,等.单掺钢渣粉混凝土早期抗裂性能研究[J].水利与建筑工程学报,2014,(01):96.
[3]尚鑫,孟云芳.稻壳灰改善混凝土导热性试验研究[J].水利与建筑工程学报,2014,(02):213.
[4]王吉忠,张建.海洋环境下CFRP-混凝土粘结性能的试验研究[J].水利与建筑工程学报,2013,(04):51.
[5]宋力,丁慧,王建平,等.双层高强螺旋箍筋约束混凝土圆柱轴压受力性能分析[J].水利与建筑工程学报,2015,(04):141.
[6]朱亚超,王立成,宋玉普.混凝土细观单元本构关系研究[J].水利与建筑工程学报,2015,(06):89.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2015.06.017]
[7]夏正兵.硅酸盐混凝土与岩石材料的动态力学性能比较研究[J].水利与建筑工程学报,2016,(03):124.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2016.03.023]
[8]黄金坤,姚文杰,严旺,等.矸石及粉煤灰混凝土力学性能试验研究[J].水利与建筑工程学报,2016,(06):59.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2016.06.012]
[9]徐宏殷,胡凤启,秦世兵,等.橡胶颗粒对混凝土工作性能的影响规律[J].水利与建筑工程学报,2016,(06):67.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2016.06.014]
[10]李捷,方祥位,张伟,等.珊瑚砂工程处理研究进展[J].水利与建筑工程学报,2017,(02):43.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2017.02.008]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2022-03-05     修稿日期:2022-04-16
基金项目:西安市建委城建专项资金(sjw2017-13)资助
作者简介:张景生(1985—),男,硕士研究生,高级工程师,研究方向为土木工程设计与施工。E-mail:ZhangJSZJ@163.com
更新日期/Last Update: 2022-08-30