纤维水泥土疲劳性能试验研究

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聚丙烯纤维硅粉水泥土力学性质试验研究

聚丙烯纤维硅粉水泥土力学性质试验研究
第3 4卷第 2期
2l 0 2年 2月

民 黄

Vo _ 4 . . J 3 No 2
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F b.. 01 e 2 2
【 利 水 电工 程 】 水
聚丙烯 纤维硅粉水泥 土力学性质试验研 究
曹雅娴 申向 东 , , 庞文 台 。
(. 1 内蒙古农业大学 , 内蒙古 呼和浩特 0 0 1 ; . 10 8 2 内蒙古水利水 电勘 测设计院 , 内蒙古 呼和浩特 0 0 2 ) 10 0
fiu e s ri fs i— e n a l si c e s s g a u ly,a d t e fiu e sr s fs i— e n a l s wi oy r p l n b r i h g e h n t a a l r ta n o olc me ts mp e n r a e r d a l n h al r te s o olc me ts mp e t p l p o ye e f e s ih rt a h t h i s i— e n a l swi o tp l p o y e e fb r olc me ts mp e t u oy r p ln e . h i
Hale Waihona Puke p o e t e s i c me t te g h,a d t esr n h i c e s s wi b r o t n c e sn r v h o l e n r n t — s n h te g n r a e t f e n e t n r a i g;wi r vn e c n i i g p e s r t hi c i t i o i g t o n n r su e,t ef iu e sr s n h mp h f h al r t sa d e

纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究

纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究

130柴勇林 等 纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究作者简介:柴勇林, 高级工程师 ,研究方向:土木工程。

纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究柴勇林,李秉洪,梁晓东,尹亚伟,张瑨博὇山西建工集团第四工程公司Ὃ山西太原030021Ὀ摘要:纤维复合材料轻质高强、抗腐蚀、耐久性好等突出的综合材料性能,使其在土木建筑工程领域得到了广泛的关注。

为推动纤维复合材料的进一步发展与深入应用,该文从纤维混凝土复合材料、智能混凝土以及碳纤维复合片材补强等角度出发,综述了纤维复合材料在土木建筑工程中的应用现状,对比传统建筑材料的应用特点,总结了当前主流纤维增强复合材料的应用形式,为其在建筑工程中的应用提供一定的参考。

关键词:纤维复合材料;土木建筑工程;智能混凝土;应用研究中图分类号:TU 599Study on the Application of Fiber Reinforced Composites in Civil EngineeringCHAI Yong-lin, LI Bing-hong, LIANG Xiao-dong, YIN Ya-wei, ZHANG Yi-bo(Shanxi Construction Engineering Group No.4 Engineering Company, Taiyuan 030021, Shanxi, China)Abstract: The outstanding comprehensive material properties of fi ber composites, such as light weight and high strength, corrosion resistance and good durability, have made them gain wide attention in the fi eld of civil construction engineering. In order to promote the further development and in-depth application of fiber composite materials, this paper reviews the current situation of the application of fi ber composite materials in civil construction engineering from the perspective of fi ber concrete composites, intelligent concrete and carbon fiber composite sheet reinforcement, compares the application characteristics of traditional construction materials, and summarizes the current application forms of mainstream fi ber reinforced composites, providing certain reference for its application in civil engineering.Key words: fi ber composites; civil and architectural works; intelligent concrete; application research纤维复合材料凭借其优异的抗腐蚀、轻质高强等性能和突出的尺寸稳定性,早期主要应用于航空航天及军工等领域,后期逐步在建设工程行业得到了青睐。

超高性能混凝土拉伸与疲劳性能研究进展

超高性能混凝土拉伸与疲劳性能研究进展

3、开展超高性能混凝土与其他材料的复合研究,拓展其应用范围;
4、研究和推广超高性能混凝土的绿色制备技术和环保性能,推动绿色建筑 发展。
参考内容二
超高性能混凝土(UHPC)是一种具有极高强度、耐久性和韧性的新型混凝土 材料。由于其优异的性能,UHPC已成为国内外土木工程领域的研究热点。本次演 示将介绍UHPC在国内外的研究进展。
三、UHPC疲劳性能研究
疲劳性能是决定结构物安全性的重要因素。由于疲劳引起的损伤是结构物破 坏的主要原因之一,因此对UHPC疲劳性能的研究至关重要。目前,关于UHPC疲劳 性能的研究主要集中在以下几个方面:
1、疲劳损伤机制:通过对UHPC进行疲劳试验,研究其在疲劳作用下的损伤 演变规律和机制,为其抗疲劳设计和应用提供理论依据。
五、结论
本次演示对UHPC拉伸与疲劳性能的研究进展进行了综述。通过对UHPC拉伸性 能和疲劳性能的研究现状进行总结,指出了存在的问题和未来研究方向。为了更 好地满足工程需求和提高结构安全性,未来需要在微观机制、多因素耦合作用、 耐久性、数值模拟与优化设计等方面进行深入研究。通过跨学科合作和实践应用, 将有助于推动UHPC在工程领域的发展和应用水平的提高。
二、UHPC拉伸性能研究
UHPC的拉伸性能是其基本力学性能之一,对其在服役过程中的安全性具有重 要影响。近年来,研究者们在UHPC的拉伸性能方面进行了大量研究。例如,通过 在UHPC中添加钢纤维或碳纤维等增强材料,可以有效提高其抗拉强度和韧性。此 外,通过优化配合比设计和制备工艺,也可以显著改善UHPC的拉伸性能。
2、疲劳寿命预测:基于大量试验数据,利用回归分析等方法建立UHPC疲劳 寿命预测模型,为其在工程实践中的安全应用提供技术支持。
3、疲劳损伤修复:针对已发生疲劳损伤的UHPC结构,研究有效的修复方法 和技术,以延长其使用寿命并降低安全隐患。

安徽理工大学土木建筑学院硕士研究生学位论文答辩公告

安徽理工大学土木建筑学院硕士研究生学位论文答辩公告

吴金荣 教授
试验研究
6 陈少秋 某交通枢纽综合体深基坑支护设计与监测分析 袁文华 副教授
盾构下穿既有建筑物沉降变形分析与控制技
7 司增国
袁文华 副教授
术研究
8 何翔
混凝土梁的交叉孔静态破碎试验研究
卢小雨 副教授
主席 委员 委员 委员 委员
郭杨 庞建勇 经来旺 平琦 张经双
答辩委员会
正高工
安徽建筑科学研究设计院
安徽理工大学土木建筑学院硕士研究生 学位论文答辩
时间:2019 年 5 月 26 日 地点:求是楼土木建筑学院南 227 会议室
序号 答辩人
学位论文题目
指导教师
1 司亚余 活性炭储能相变混凝土制备与力学性能试验研究 马芹永 教授
2 顾皖庆 月桂醇/膨胀珍珠岩相变储能混凝土制备与试验分析 马芹永 教授
答辩委员会
主席
林定权
正高工
中铁十局集团有限公司
委员
马芹永
教授
安徽理工大学
委员
袁文华
副教授
安徽理工大学
委员
卢小雨
副教授
安徽理工大学
欢迎各位老师和同学莅临指导!
2
安徽理工大学土木建筑学院硕士研究生 学位论文答辩
时间:2019 年 5 月 26 日
地点:求是楼土木建筑学院南 225 会议室
序号 答辩人
学位论文题目
8 朱建华 混杂纤维粉煤灰混凝土基本力学性能与耐久性研究 张经双副教授
9 李从鑫 冲击荷载下再生混凝土动态力学性能试验研究 张经双副教授
答辩委员会
主席
陈云生
正高工
中国化学工程第三建设有限公司
委员
吴金荣
教授

纤维混凝土试验记录

纤维混凝土试验记录

纤维混凝土试验记录实验目的:本次试验旨在研究纤维混凝土的性能,测定其在不同试验条件下的抗压、抗拉和抗弯强度,并对试验结果进行分析。

实验原理:纤维混凝土是在水泥基体中加入纤维材料,并经过搅拌、浇筑、养护等过程形成的一种新型材料。

纤维混凝土能够有效改善水泥基体的脆性,提高其抗裂性能和抗冲击能力,广泛应用于工程实践中。

本实验将对不同配比和不同纤维类型的纤维混凝土进行抗压、抗拉和抗弯强度的测试。

实验材料:1.水泥:采用普通硅酸盐水泥。

2. 骨料:采用粗细骨料混合,粗骨料为5-20mm的碎石,细骨料为0-5mm的人工砂。

3.纤维:采用钢纤维和聚丙烯纤维两种。

4.比例:水泥:骨料:水=1:2:0.4,纤维掺量为水泥质量的1%。

实验步骤:1.配料:按照所需比例将水泥、骨料和纤维按重量配制好,并进行充分混合。

2.浇筑:将配制好的混合料倒入试验模具中,并利用震动台充分震实,确保混凝土充分密实。

3.养护:将浇筑好的试样放入恒温恒湿室中进行养护,定期浇水保持试样的湿度。

4.试验:试样养护满28天后,分别进行抗压、抗拉和抗弯强度测试,记录试验数据。

实验结果:按照以上步骤进行试验,得到的实验数据如下所示:试验组别纤维类型配筋率(%)抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)抗弯强度(MPa)试验组一钢纤维1354.56.9试验组二钢纤维2425.27.8试验组三聚丙烯纤维1313.85.9试验组四聚丙烯纤维2384.67.2实验分析:从以上实验结果可以看出,不同纤维类型和配筋率对纤维混凝土的力学性能有一定影响。

在相同配筋率下,钢纤维混凝土的抗压、抗拉和抗弯强度均高于聚丙烯纤维混凝土。

这是因为钢纤维具有较高的强度和刚性,能够有效增加混凝土的韧性和抗裂性能。

而聚丙烯纤维虽然能够增加混凝土的韧性,但其强度和刚性较低,影响了混凝土的整体力学性能。

此外,我们还发现,在钢纤维混凝土中增加配筋率可以提高其抗压、抗拉和抗弯强度。

这是因为配筋率的增加能够提高混凝土的骨料含量,增加粘结材料的分散性,并增加纤维与水泥基体之间的相互作用。

纤维混凝土

纤维混凝土

非连续的短纤维 纤 维 长 度 连续的长纤维
低弹性模量
二、概述
3、纤维性能
减重
阻裂
防渗 性 能 抗冲击
美观
抗拉
耐久
纤维混凝土有效的克服了普通混凝土抗拉强度低,抗冲击,抗阻裂,抗爆 延性,耐火等性能,同时对混凝土抗渗、防水、抗冻、护筋、减重等方面也有 很大的贡献。
二、概述
4、 发展历程
初探性阶段:1910年,美国H.F.Porter在有关以短纤维增强混凝土的研究报告中,
建议把短纤维均匀分散在混凝土中用以强化基体材料。 20世纪40年代,美、英、法、德等国先后公布了许多关于用钢纤维混凝土方面的 专利。 日本在第二次世界大战期间,由于军事上的需要。也曾进行过有关钢纤维水泥混 凝土方面的研究,但当时均尚未达到实用化的程度。
实用化研究阶段:1963年,J.P.Romualdi和H.Batson提出了钢纤维混凝土开裂强度
四、产品介绍
1.2 力学性能
SFRC (0.25%)与普通混凝土性能比较
物理性能 R折(MPa)(开裂)
R折(MPa)(破裂) R压(MPa) R剪(MPa) 弹性模量(MPa) R冲(kg/cm)
普通混凝土 200~250
200 ~550 2100 ~5500 250 2.0×105 4.8
SFRC 550 ~1250
Vf———纤维体积;Vm———基体体积。
三、纤维的作用机理
2、纤维对基体的增强作用
(2)Romualdi计算公式
Romualdi推导出的纤维平均间距公式 S=1.25×d×Vf-1/2 d———纤维直径; Vf———单位体积内的纤维体积。
式中 S———某一截面的平均间距;

玻璃纤维增强水泥土的试验研究

玻璃纤维增强水泥土的试验研究

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中, 使其抗冲刷能力和承受动荷载 的能力较同等条
件下的水泥土有所增 强 , 以在边坡 、 可 挡土墙 、 基础
表 1 土样的部分物理力学指标
水泥 : 采用海 螺 P C 2 5复合硅酸盐水泥 , .3 . 其
立方体试件 3 抗压强度 为 2 .MP , d d 1O a2 抗压强度 8
妻 壬 墨要妻苎 …… … … … … … 一 … … … … … . 一 蕈 豳 圭 曼 一三 . . 一… … … … … … … … … … … …. … . …
12 试验方法u . J
() I 试验步骤 :) I 试件制备 : 将土样烘干后在粉 碎机上粉碎, 2 m筛 , 过 m 按配比称好试验材料 , 并按
11 试验原料 .
土料 : 采用盐 城地 区软 黏 土, 自地表 1 以 取 m 下, 土样为灰黑色细粒土 , 含有少量碎贝壳( 1 。 表 )
除了施工工艺要求外 , 将外掺材料或者添加剂加入 到水泥土中改善其力学性能是 目前较常用 的方法。
玻璃纤维可作为一种三维加筋材料掺 入到水泥 土
试验, 抗拉试验压力机速率同抗压强度试验, 试验前

图 l2所示 。 、
表4 玻璃纤维水泥土无侧限抗压强度试验数据

ห้องสมุดไป่ตู้

聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳性能

聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳性能
( Fibermesh) ,其物理力学特征见表 1(见下页 )。 1. 2 混凝土配合比
本配合比按重交通量的水泥混凝土路面设计 , 即设计抗折强度为 5. 0 M Pa ,每立方米水泥混凝土 各材料用量及相应的坍落度见表 2(见下页 )。 1. 3 试件制作与养护
本试验混凝土试件尺寸采用 150 mm× 150 mm
3 结 语
( 1)与普通混凝土相比 ,掺加 0. 9 kg /m3 聚丙烯 纤维的混凝土不但具有较高的抗压强度 ,而且能较 大幅度地提高抗折强度。
( 2)更为突出的是 ,聚丙烯纤维混凝土具有优良 的弯曲疲劳性能 ,尤其在高应力比下 ,与普通混凝土 相比 ,疲劳寿命可成倍增长。
参考文献:
[1 ] 孙 伟 ,高建明 .路用钢纤维混凝土抗折 疲劳特性研究 [ J].东南大学学报 , 1991, ( 2) .
疲 劳试验机采用美国 M T S( 850型 )电液伺服 式疲劳试验机 ,试件按三分点法加荷 (图 1)。试验前 先对试件反复预加 5 kN 荷载 ,以消除因接触不良 而造成的误差。
图 1 疲劳试验荷载位置图
( 1)加载模式: 应力控制。 ( 2)加载波形和加载频率: 加载波形采用连续正 弦波形 (图 2)。试验中为加快进度 ,相邻波形间未插 入间隙时间 ; 同时为避免长时间试验可能出现零点 漂移而引起的脱空现象 ,从而对试件产生冲击作用 ,
摘 要: 将聚丙烯纤维掺入普通道路混凝土可以大幅度提高混凝土的弯曲疲劳等路用性能 ,并通过 试验建立了聚丙烯纤维混凝土的疲劳方程。 结果表明 ,聚丙烯纤维不但能使混凝土的强度提高 ,更 主要的是在大应力作用下 ,可成倍地提高混凝土的弯曲疲劳寿命。 关键词: 聚丙烯纤维 ;水泥混凝土 ; 弯曲疲劳特性 中图分类号: U414. 18 文献标识码: A

聚丙烯纤维水泥粉质黏土三轴压缩试验研究

聚丙烯纤维水泥粉质黏土三轴压缩试验研究

聚丙烯纤维水泥粉质黏土三轴压缩试验研究邓林飞;阮波【摘要】通过三轴压缩试验,研究纤维掺量对聚丙烯纤维水泥粉质黏土邓肯-张模型参数的影响.研究结果表明:聚丙烯纤维水泥粉质黏土应力应变曲线呈双曲线型,符合邓肯-张模型,通过计算获得了聚丙烯纤维水泥粉质黏土的邓肯-张模型参数;聚丙烯纤维水泥粉质黏土黏聚力随纤维掺量的增加呈幂函数型增长,纤维掺量对聚丙烯纤维水泥粉质黏土内摩擦角影响不大;掺入聚丙烯纤维后,水泥土的破坏模式由脆性破坏转变为塑性破坏.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2019(016)005【总页数】6页(P1201-1206)【关键词】聚丙烯纤维;水泥土;纤维掺量;邓肯-张模型;黏聚力;内摩擦角【作者】邓林飞;阮波【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉430063;中南大学土木工程学院,湖南长沙410075【正文语种】中文【中图分类】TU411水泥土搅拌桩因其具有施工操作简单、成桩周期短、造价较低、隔水防渗效果好等优点被广泛应用到基坑支护工程中。

但是水泥土在应用过程中也暴露出一些缺点,如水泥土是一种脆性材料,抗压强度较高而抗剪强度较低。

在基坑支护工程中,水泥土搅拌桩需承受由侧向土压力产生的弯矩和剪力,若水泥土抗剪强度低则可能引起桩体剪切破坏,在水泥土中加入一定量的纤维可以改善水泥土的脆性,提高水泥土的抗剪强度,因此,进行纤维水泥土三轴压缩试验研究有一定的工程实际意义。

阮波等[1]通过无侧限抗压强度试验研究玻璃纤维对水泥淤泥质土无侧限抗压强度的影响,提出玻璃纤维的最优纤维长度为9 mm。

Sharma等[2]为了提高印度某地方砂土的抗压强度,采用纤维和水泥来加固砂土,通过无侧限抗压强度试验研究了纤维水泥土的抗压强度特性。

研究表明,在土体中加入纤维可以使其无侧限抗压强度增加73%以上。

贺祖浩等[3]通过室内试验探究聚丙烯腈纤维水泥土的抗拉强度、抗压强度和抗折强度的特性,研究表明纤维对水泥土抗拉和抗折强度的提高幅度要大于纤维对水泥土抗压强度的提高幅度。

纤维增强水泥土力学性能试验研究

纤维增强水泥土力学性能试验研究

到提 高土 体 的工 程 力 学 性 能 的 目的 J 。聚 丙 烯 纤 维是 一种耐 久性 极高 的高 分子 材料 , 具 有 高强度 、 高 耐化 学腐蚀 性 、 不吸 水及蠕 变 收缩小 等特 点 , 已较多
地应 用于混 凝 土工 程 中 , 而应 用 于 土 体 加筋 中研 究 较少 。同时 , 纤 维土 的试验 研 究 大 多 仍集 中 于砂
其物 理力 学特 性得 到 了较好 的改 善 和 较 大 的提 高 。 由于水泥 土在 工程 实践 中 , 具有 施工 简单 方便 、 经济 可观适用且不受地材限制等优势 , 所 以在地基加固、 止水 帷幕 、 边坡 加 固与稳 定 、 深 基坑 支护 等方 面得 到 了广 泛 的应 用 … 。美 国 曾将 水 泥 土 直 接 当作 路 面 基层 材料 并广 泛用 于二 级 公路 、 市 区街 道 和 轻 交 通 量 的机 场 中 , 收 到 了 较 好 的效 果 ¨ 。然 而 , 研 究 发 现水 泥 土还有 抗裂性 能 不佳 , 收缩 变形较 大 , 容易 产 生较 严重 的收 缩 裂缝 的缺 点 。 同时 , 将 水 泥 土应 用 于道 路工 程 和机场 工 程 中发 现 , 其 抗 水 冲刷 损 坏 能 力较 差 , 在交 通荷 载 的作 用 下 , 容 易 产 生 唧 泥破 坏 , 进 而引起 裂缝 处下 陷和 道 面 变形 的不 利 影 响 , 造 成 道 面破坏 进一 步 加剧 L 2 J 。相关 的施 工 技 术规 范 , 也 对其 作 为机场 道 面及高 等级公 路 的基层 材料 有严 格 规定 。 为 了提 高 土 体 的强 度 和稳 定 性 , 改 善水 泥 土 的
土, 关 于 黏性 土 的试 验 较 少 。为 此 , 将 纤 维 掺 入

纤维混凝土

纤维混凝土

纤维混凝土是一种新型的复合材料,是当代混凝土改性研究的一个重要领域,近年来,以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维,在混凝土中应用得到了迅速的发展,纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破。

由于纤维和混凝土的共同作用,使混凝土具有一系列优越的性能,因而受到国内外工程界的极大关注和青睐,并广泛应用于各工程领域。

但是,它却存在抗拉强度低、脆性大和易开裂的缺点。

纤维混凝土作为一种新型的复合增强材料在不断发展,形成了以下几种极具优势的新型高性能纤维混凝土材料。

一、分类:纤维增强混凝土(FRC,Fiber Reinforced Concrete)简称纤维混凝土,它是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体,以金属纤维、无机非金属纤维、合成纤维或天然有机纤维为增强材料组成的复合材料。

通常,纤维是短切、乱向、均匀分布于混凝土基体中。

但是有时采用连续的纤维(如单丝、网、布、束等)分布于基体中,称为连续纤维增强混凝土.为了获得需要的纤维混凝土特性和较低成本,有时将两种或两种以上纤维复合使用,称为混杂(或混合)纤维混凝土。

混合纤维混凝土是指用两种或两种以上不同尺寸或不同品种的纤维,适量掺入混凝土组分材料中,按一定程序经混合搅拌而成整体的混凝土。

混合纤维混凝土可分为两种:同一种类(相同品种、质量)但不同尺寸的混合纤维混凝土和不同种类的混合纤维混凝土,如在混凝土中掺入不同尺寸的钢纤维,构成混合钢纤维混凝土。

不同种类纤维混凝土又可分为尺寸相同的纤维、尺寸不同的纤维、作用不同的纤维构成的混合纤维混凝土,如其尺寸相近和尺寸不同的钢纤维和合成纤维构成的混合纤维混凝土。

组合纤维混凝土是指用两种或两种以上作用和功能不同的纤维,其中有的纤维掺入主要是为了增强和增韧,有的纤维主要是为了阻裂。

纤维有的与混凝土各组分材料混合搅拌,有的纤维并不与混凝土各组分材料混合搅拌,而是将纤维分布于不同结构层次,将不同功能的纤维组合应用,并与混凝土拌合料结合,构成整体的纤维混凝土,称为组合纤维混凝土。

JTT 525-2004《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》

JTT 525-2004《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》

表2
试件编号
水泥混凝土冲击试验结果
1 2 3 平均 值
不加纤维 骨料粒径0-20mm 加纤维
827
1465
1619
1303
1740
1867
1780
1795
不加纤维
1290
2454
3270
2338
骨料粒径0-16mm
加纤维 1000 3250 4400 2883
《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T 525-2004 宣贯
3 2 1 0.5 0.25
0 52 165 458 200 548
《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T 525-2004 宣贯
以上实验数据均表明,聚丙稀纤维对混凝土
的抗折强度、抗冲击强度、抗塑性开裂有明显
的改善和提高。
《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T 525-2004 宣贯
表6
项 厚 目
网状纤维厚度及偏差
指 25 ±4 35 ±5 ±10 标 45 ±5
度,μ m
极限偏差,μ m 每批次偏差范围,%
《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T 525-2004 宣贯
表7
项 目
外观质量
指 标
聚丙烯网状纤维 色 色 手 泽 差 感 原白色 基本一致 柔软 不允许有
《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维》JT/T 525-2004 宣贯
5.海川工程科技的聚丙烯腈纤维指标
表12
纤维牌号 纤度(dtex) 标称直径(μ m) 长度(mm) 纤维材料 比重(10 Kg/m ) 抗拉强度(Mpa) 弹性模量(GPa) 断裂伸长率(%) 纤维数量(根/Kg) 推荐掺量(Kg/m )

ECC的研究进展

ECC的研究进展

ECC的研究进展苏磊材料科学与工程学院,无机非金属材料专业,班级:12材4,学号:201214030406 [摘要]:综述纤维分类及对水泥基复合材料阻裂、增强、增韧等力学性能的增强效果;分析了纤维增强水泥基复合材料的增强机理及作用。

通过对ECC的研究,认为其前景广泛,意义重大。

[关键词]:水泥基复合材料;纤维;ECC;混凝土是目前世界上应用最广泛的建筑材料。

在实际工程应用中,混凝土主要存在以下不足: 一是极限受拉荷载下的脆性破坏。

混凝土的抗拉强度较低,当受到拉应力作用时极易发生脆性破坏,如剥落、破碎等。

二是混凝土的耐久性问题。

如混凝土收缩、化学侵蚀以及热效应等环境因素所引起的耐久性问题,同时混凝土表面不断扩展的裂缝也会极大地影响结构的耐久性,缩短结构的服役寿命。

近年来,以ECC ( Engineering CementitiousComposites) 为代表的纤维增强水泥基复合材料引起国内外广泛关注。

与普通混凝土、钢纤维混凝土以及高性能混凝土相比,其在韧性、耐久性和抗疲劳性能等方面都有大幅度的提高和改善。

在美国、日本和欧洲等国家及地区,ECC 已经开始大量应用于边坡加固、桥面修复、桥梁连接板及高层建筑连梁等领域。

在国内,ECC 的研究主要还集中在试验室条件下的材料性能研究,尚没有ECC的工程应用实例。

1、纤维的分类纤维混凝土中常见的纤维按其材料性质可分为:金属纤维(如钢纤维、不锈钢纤维),无机纤维(如石棉等天然矿物纤维、抗碱玻璃纤维、抗碱矿棉、碳纤维等人造纤维),有机纤维(如聚丙烯、聚乙烯、尼龙、芳族聚酰亚胺等合成纤维和西沙尔麻等天然植物纤维)。

按其弹性模量可分为高弹模纤维(如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等)和低弹模纤维(如聚丙烯纤维、某些植物纤维等)。

按其长度可分为非连续的短纤维和连续的长纤维(如玻璃纤维无捻粗纱、聚丙烯纤化薄膜等)。

制造纤维混凝土主要使用短纤维,但有时也使用长纤维或纤维制品(如玻璃纤维网格布和玻璃纤维毡等)。

水泥土的基本物理力学性能探究

水泥土的基本物理力学性能探究

水泥土的基本物理力学性能探究一、重度和相对密度由于水泥浆的重度与土的重度相近,所以形成的水泥土重度与天然软土的重度相差不大。

如表1所示,当水泥掺量αw=25%时,水泥土的重度仅比天然软土增加4.5%。

由此可见,用水泥土加固软土地基,其加固部分对下卧层不致产生过大的附加荷载,从而也不会引起较大的附加沉降。

由于水泥的相对密度(3.1)比一般土体的相对密度(2.65~2.75)大,故水泥土的相对密度也比天然土的相对密度稍大,且随着水泥掺入比的增加而增大,但增大的幅度很小,见表1。

表1 水泥土的物理性质二、渗透系数水泥土的渗透系数,随水泥掺入比的增加和含水量的降低而降低,8%~10%的掺入比是最经济的,再提高水泥掺入比也不能显著减小渗透系数;随养护龄期的增长而减小。

加固初期,水泥水化释放大量的Ca2+,离子溶度和化合价增加,双电层厚度降低,土颗粒发生絮凝作用,形成一种大空隙的结构,水泥土渗透系数增大。

但是随着水泥的水化反应和火山灰反应的进行,产生大量的水化产物,填充在土颗粒集合之间,固化土的含水量或者孔隙比也随之降低,土体渗透系数降低。

三、无侧限抗压强度无侧限抗压强度试验,是水泥土在侧向应力为零的条件下,施加轴向压力使试样破坏,与三轴压缩中围压σ3=0相对应。

由于试样是在压缩条件下破坏的,因此把这种情况下水泥土所承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度(unconfined compression strength),通常以q u或f cu表示。

无侧限抗压强度是水泥土最重要的力学指标,有关试验研究和分析将在后面几章做详细论述。

四、抗拉强度水泥土的抗拉强度可以由传统的拉伸试验和劈裂试验确定,但是前者测定的抗拉强度较后者测定的抗拉强度高,且离散性也大。

随着水泥掺入比的增加,抗拉强度也随之增大,但是破坏时的应变随之减少。

水泥土的抗拉强度σ1随无侧限抗压强度f cu的增加而增加,抗压和抗拉这两类强度有密切关系。

高亚成得出结论是抗拉强度为抗压强度8%~16%,一般为14%。

聚丙烯纤维混凝土特性及施工应用

聚丙烯纤维混凝土特性及施工应用

215000 )
[摘要] 针对沥青路面结构中水泥稳定碎石基层材料的 开 裂 问 题, 提出在水泥稳定碎石材料中掺加聚丙烯纤维来 改善其物理力学性能, 特别是抗裂性 能 。 通 过 室 内 试 验 研 究 了 材 料 的 劈 裂 强 度 、 弯 拉 强 度 及 温 缩 干 缩 性 能; 利 用 ABAQUS 有限元软件对采用掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石材料的路面结构 进 行 了 应 力 计 算 分 析 ; 最 终 通 过 试 验 路 的摊铺与观测验证了掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石的抗裂性能, 具有一定的理论意义和工程价值 。 [关键词] 路基处理; 水泥稳定碎石; 聚丙烯纤维; 试验研究; 有限元分析; 抗裂性能 [中图分类号] TU501 [文献标识码] A [文章编号] 10028498 ( 2012 ) 24010205
Abstract : According to the crack problems of cement-stabilized aggregate mixtures in asphalt pavement , this paper proposed to adding polypropylene fiber to improve the physical and mechanical properties. In this paper ,indirect tensile tests ,dry shrinkage tests and temperature shrinkage tests were conducted. By ABAQUS finite element software ,it was analyzed that the stress status of the cement-stabilized aggregate mixtures adding polypropylene fiber. Finally through paving the test road and observation , crackresistance of Cement-stabilized Aggregate Mixtures Adding Polypropylene Fiber was verified. It has certain theoretical meaning and engineering value. Key words : subgrade treatment ; cement-stabilized aggregate mixtures ; polypropylene fibers ; experimental study ; analysis by finite element software ; crack-resistance 水泥 稳 定 碎 石 材 料 因 其 强 度 高 、 刚 度 大、 整体 性好 等 优 点 而 被 广 泛 应 用 于 高 等 路 面 结 构 的 基 层

水泥土耐久性能试验研究

水泥土耐久性能试验研究

最 大 ,达 到 采用其 他水 泥 的 3~1 。 ( ) 泥土 渗 0倍 2水 透 系数 随水泥 掺人 比增 加而 降低 。从 渗透 系数 与水 泥
表 2 土 的性质试验 结果
土粒 组成/ % 土的分类 天然 含 密度 相对 砂粒 ( 粒 粉粒 ( 粒 粘粒 ( 粒 ( 按土粒 水 率 / g‘ p H 径 = 1 = .5~径 < . 0 组成 ) 0 ~径 0 0 0 0 5 密度 值 / e % m
T5 2-2 0 ) 4 5 0 9 等进 行 ,水 泥土 9 0d龄期 抗 渗 试 验结
果见 表 3 。
从 表 3试验 结果 来看 ,不论何 种水 泥加 入何 种 土 中 ,在 一定 掺量 情 况下 ( 水泥 掺入 比大 于 7 ) 组成 % 所 的水 泥土 结构 均具 有 较好 的抗 渗性 能 ( 渗透 系数 小 于 5×1 c / ) 0 m s ,水 泥掺 入 比在 7 ~1% 之 问时 ,水 % 5
水利水 电技术
第4 2卷
2l 0 1年第 8期
水 泥 土 耐 久 性 能 试 验 研 究
郑 继
( 部 利员水科研院安 蚌 3。 秉 淮 委翼利学究,徽 埠2。 利 3) 。
关键词 :水泥土 ;耐久性能;水泥 ;土质 ;抗渗性能 ;耐酸腐蚀 ;耐盐腐蚀
中图分类号 :T 4 1 V 2 文献标识码 :A 文章编 号 :10 一 8o 2 l )8 00 —3 0 0 o 6 (o 1 0 —0 8 0
1 引

3 水泥土抗渗试验结 果
分 别进 行 了不 同水 泥品种 、不 同种 类 的土 的不 同
水 泥 土作 为地 基加 固、路面 基层 、护 坡修 筑 、基 础 夯 土和铺 垫 等工 程 的常见 材料 ,具 有经 济耐 久 、就 地 取材 、施 工 简 便 等 优 点 。近 年 来 ,以其 施 工 期 短 、 可 加 固深 度大 、处 理效 果好 等特 点广 泛应 用在 软 弱地

玄武岩纤维橡胶混凝土力学及冻融性能试验研究

玄武岩纤维橡胶混凝土力学及冻融性能试验研究
摘 要院通过掺入 5%~30%的橡胶颗粒尧1~5 kg/m3 的玄武岩纤维袁开展了玄武岩纤维橡胶混凝土力学性能及抗 冻耐久性能试验研究袁分析了不同配比下试件的抗压强度变化规律袁探讨了玄武岩纤维尧橡胶颗粒掺量对混凝土试 件质量损失率尧相对动弹性模量的影响遥 结果表明袁掺入橡胶颗粒会导致混凝土抗压强度下降袁但玄武岩纤维能保持 试件破坏时的整体性曰当橡胶颗粒用量较少时袁玄武岩纤维的掺入能有效提高试件的抗压强度曰橡胶颗粒及玄武岩 纤维均能在不同程度上提高混凝土试件的抗冻性能袁10%的橡胶颗粒掺量对冻融过程中的质量损失有较好的控制 作用袁但掺量过多时效果不明显曰玄武岩纤维掺量对试件冻融过程中的质量损失尧相对动弹模量变化相对不敏感袁试 件的冻融性质受橡胶颗粒的影响更加显著遥
圆园20 年第 4 期 4月
混凝土与水泥制品 悦匀陨晕粤 悦韵晕悦砸耘栽耘 粤晕阅 悦耘酝耘晕栽 孕砸韵阅哉悦栽杂
圆园20 晕燥.4 April
玄武岩纤维橡胶混凝土力学及冻融性能试验 研究
陈疏桐 1,陈建东 2,薛 旭 3
渊1.江西工程学院 土木工程学院袁新余 338000曰2.新余钢铁集团建设公司袁338000曰 3.新南威尔士大学袁悉尼冤
关键词院玄武岩纤维曰橡胶颗粒曰混凝土曰抗压强度曰冻融耐久性能 中图分类号院TU528.043 文献标识码院A doi院10.19761/j.1000-4637.2020.04.054.05
Experimental Research on Mechanics and Freeze-thaw Properties of Basalt Fiber Rubber Concrete
基金项目院国家自然科学基金项目渊51178455冤遥
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超过 2 000 万 t/年遥 由于轮胎中的橡胶材料不易降 解尧脱硫回收成本较高等因素的限制袁废旧轮胎的资 源化利用率并不高袁 仍需进一步拓展其利用途径[1]遥 目前袁在混凝土材料中添加废旧轮胎制成的橡胶颗 粒来提升混凝土的性能已成为建筑行业中的热点 研究课题[2-4]遥 很多研究成果表明袁橡胶混凝土自重

基于累积残余应变的钢纤维高强混凝土梁疲劳损伤规律研究

基于累积残余应变的钢纤维高强混凝土梁疲劳损伤规律研究

基于累积残余应变的钢纤维高强混凝土梁疲劳损伤规律研究钢纤维高强混凝土梁,这听起来是不是有点复杂?你可能会想,这不就是混凝土加上钢筋,再加点钢纤维嘛,没什么大不了的。

嘿嘿,真的是这么简单吗?其实不然,咱们得深入挖掘一番,看看这些高强混凝土梁在疲劳作用下的“秘密”到底是啥。

别急,慢慢往下看,你会明白的。

大家都知道,钢纤维混凝土的强度比普通混凝土要高得多,别看它看上去只是硬邦邦的一块,背后可有一大堆学问。

尤其是当这些混凝土梁经历了长时间的反复载荷作用——就是你踩我踩,反复“折腾”——它们的性能可就不一样了,甚至会出现一系列的疲劳损伤,最终可能导致梁的破坏。

而这个疲劳损伤,怎么看怎么有点神秘,就像是咱们人类经常感觉疲惫,一点点积累,最后撑不住就“挂了”。

想想看,如果一根钢纤维混凝土梁在日复一日的反复荷载下不断变形,原本坚硬的材料也会逐渐显现出一些“疲态”。

这些小小的损伤一开始可能不容易察觉,可能就是几乎看不见的裂纹,一点一滴地积累起来,最终可能让整个结构崩塌。

所以,我们得通过研究这种累积残余应变来提前发现这些问题,就像你看到一个朋友最近天天抱怨腰酸背痛,你就得猜想,是不是他平时太累了,得好好休息一下。

大家可能会问,怎么判断这个钢纤维混凝土梁的疲劳损伤呢?其实不难,咱们有个“秘密武器”——累积残余应变。

简单来说,这就是钢纤维混凝土梁在反复加载过程中,发生的变形量。

这变形量虽然每次看上去不大,可一旦积累起来,麻烦就来了。

可以说,累积残余应变就是一个“时间炸弹”,只不过它不像电影里的炸弹那样直接爆炸,而是慢慢地、悄无声息地对结构造成致命伤害。

这时,咱们就得好好跟它“斗智斗勇”了。

通过分析这些累积残余应变,我们可以知道混凝土梁在受到不同强度、不同频率荷载时的表现。

比如,有些梁在低频荷载下可能不容易损伤,但一旦频率提高,负荷增加,它们的疲劳损伤就会加剧。

这就像你玩游戏一样,开始的时候很轻松,一两局还不累,可是时间一长,操作频繁,手指就开始酸了,脑袋也开始晕了,状态越来越差。

纤维水泥土无侧限抗压强度试验研究

纤维水泥土无侧限抗压强度试验研究

纤维水泥土无侧限抗压强度试验研究阮波;邓林飞;马超;李方星;邓威【摘要】为研究玻璃纤维加筋水泥土的效果,开展无侧限抗压强度试验.分别研究纤维掺量和纤维长度对纤维加筋水泥土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:纤维的加入能提高水泥土的延性,改善水泥土的脆性,极大的提高水泥土的残余强度;同时纤维能有效提高水泥土的无侧限抗压强度,纤维水泥土的强度受纤维掺量影响较大,最优纤维掺量为2‰;纤维掺量一定时,当纤维长度为9 mm时,纤维的加筋效果最佳.%For the purpose of studying the effect of glass fiber reinforced cement soil,unconfined compressive strength test was carried out. The effects of fiber content and fiber length on the unconfined strength of fiber reinforced cement soil were investigated. It is found that the inclusion of fiber can change the brittle behavior of the cement soil to a more ductile behavior and greatly improve the residual strength of the cement soil. The inclusion of fiber within cemented soil causes an increase in the unconfined compressive strength, and the strength of fiber-reinforced cement soil is significantly influenced by the fiber content, of which the optimal value is 2‰. Provided that the fiber content is fixed, the fiber length of 9 mm yields the best fiber reinforcement effect.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2017(014)007【总页数】5页(P1415-1419)【关键词】玻璃纤维;水泥土;无侧限抗压强度;纤维掺量;纤维长度【作者】阮波;邓林飞;马超;李方星;邓威【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075【正文语种】中文【中图分类】TU447水泥土因其就地搅拌施工、对环境影响小和造价低等优点而被广泛地应用到软土地基处理、边坡加固和基坑防渗等实际工程中。

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山东农业大学学报(自然科学版),2019,50(5):815-820VOL.50NO.52019Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition )doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2019.05.016数字优先出版:2019-10-16纤维水泥土疲劳性能试验研究陈峰1,2,童生豪2*1.福建江夏学院工程学院,福建福州3501082.福州大学环境与资源学院,福建福州350116摘要:为探究加入纤维对水泥土疲劳性能的影响,采用电液伺服加载系统对玄武岩纤维水泥土试件开展单轴压缩疲劳试验。

借助疲劳损伤实时监测系统及动态信号测试分析系统,从损伤参数A 值的变化及试件轴向不可逆变形两方面分别描述了玄武岩纤维水泥土的疲劳损伤三阶段变化规律,分析结果发现两者变化规律基本对应;通过对比分析不同配比玄武岩纤维水泥土疲劳损伤各阶段的变化规律,发现玄武岩纤维对水泥土疲劳特性的改善主要是通过限制疲劳裂纹的形成和扩展,从而提高水泥土的疲劳寿命;水泥土的疲劳寿命与玄武岩纤维掺量在研究范围内近似呈正相关关系,其具体的关系式符合三参数二次函数模型。

关键词:水泥土;玄武岩纤维;循环荷载;疲劳损伤过程;疲劳寿命中图法分类号:TU411文献标识码:A 文章编号:1000-2324(2019)05-0815-06Experimental Study on Fatigue Properties of Fiber Cement Soil CHEN Feng 1,2,TONG Sheng-hao 2*1.College of Engineering/Fujian Jiangxia University,Fuzhou 35108,China2.College of Environment and Resources/Fuzhou University,Fuzhou 350116,China Abstract :In order to investigate the effect of fibers addition on the fatigue properties of soil cement,the uniaxial compression fatigue test of basalt fiber cement soil specimens was carried out by electro-hydraulic servo loading system.With the help of real time fatigue damage monitoring system and dynamic signal test and analysis system,the three-stage change law of the fatigue damage of basalt fiber cement soil are described from two aspects:the variation of damage parameter A and the axial irreversible deformation of specimen,the results show this two change laws basically correspond to each other.By comparing and analyzing the variation of different proportion of basalt fiber in each stage of cement-soil fatigue damage,we found that the improvement of fatigue characteristics of cement-soil by basalt fiber was mainly through limiting the formation and propagation of fatigue cracks to improve the fatigue life of cement-soil.The fatigue life of cement-soil is approximately positively correlated with the content of basalt fiber in the research range,the concrete relation accords with the three-parameter quadratic function model.Keywords :Cement-soil;basalt fiber;cyclic loading;fatigue damage process;fatigue life纤维水泥土是在水泥土中掺入均匀分散的纤维而组成的一种复合材料,与普通水泥土相比,纤维水泥土具有良好的抗拉、抗裂等性能。

随着工程建设的发展,水泥土在公路、铁路、港口、建筑地基加固工程中得到了广泛的应用[1-4]。

由于波浪荷载或车辆荷载为具有不同的作用历时与幅值变化和频率的不规则动荷载,会引起水泥加固土地基在复杂的动荷载作用下发生疲劳损伤。

虽然疲劳失效的应力水平远低于材料的强度极限,但材料破坏时往往没有明显的征兆,破坏时会造成重大损失。

简文彬[5]等发现,水泥土在循环荷载作用下的疲劳失效过程大致可分为疲劳裂纹的形成、扩展、相互联结发生最终的破坏三个主要阶段。

张敏霞[6]等在对循环荷载作用下水泥土疲劳特性及损伤行为研究中,详述了应力水平、龄期、水泥掺合比等对水泥土疲劳寿命的影响。

侯永峰[7]等采用水泥土开展动三轴实验,研究了循环荷载作用下循环应力比、加荷周数和围压对水泥土轴向应变的影响。

玄武岩纤维(简称BF )作为一种新型环保材料,属于人工合成纤维的一种,具有耐腐蚀性能好、抗拉强度高、弹性模量大等良好性能,被誉为21世纪纯天然高性能纤维[8-11]。

因此,针对玄武岩纤维在水泥土中的研究具有很强的实际工程意义及应用价值。

本文通过在水泥土中掺入玄武岩纤维进行循环荷载下的疲劳试验,探索玄武岩纤维掺量对水泥土疲劳损伤过程以及对其疲劳寿命的影响,为工程中水泥土的抗疲劳设计提供参考。

收稿日期:2018-07-23修回日期:2018-09-03基金项目:国家自然科学基金(51578153);福建省自然科学基金(2018J01631);福建省省属高校专项科研项目(JK2016045)作者简介:陈峰(1980-),男,博士,教授,主要从事地下混凝土材料、地基处理及加固等领域的教学与科研工作.E-mail:cfxh@ *通讯作者:Author for correspondence.E-mail:994553321@·816·山东农业大学学报(自然科学版)第50卷1玄武岩纤维水泥土疲劳试验1.1玄武岩纤维水泥土试块试验所用土料取自福州闽江边上一工地,为沿海地带常见的淤泥质粘土,灰黑色细粒土,物理力学性质指标:天然含水率54.5%,天然重度16.2kN/m 3,孔隙比1.49,液限45.1%,塑限20.8%,塑性指数24.3%,液性指数1.39,凝聚力9.0kPa ,内摩擦角6.5°。

将取回的土样风干后粉碎,并使用筛分机过2mm 筛。

水泥为福建炼石水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥。

采用浙江石金玄武岩纤维有限公司生产的短切原丝,其主要的物理性能如下(见表1)。

表1玄武岩纤维的主要物理性能指标Table 1Physic-mechanical parameters of basalt fiber材料Material 密度/kg/m 3Density 单丝直径/µm Diameter 抗拉强度/MPa Tensile strength 弹性模量/GPaModulus of elasticity断裂伸长率/%Elongation 玄武岩纤维2650174150~480093~110 3.1本试验主要通过等步增量(0.5%)的玄武岩纤维掺量研究玄武岩纤维掺量对水泥土疲劳特性的影响。

土样含水率按原状土的含水率配置,水泥土的掺入比为15%及16.5%,其中15%的为四组A 、C 、D 、E (纤维掺量分别为占湿土重的0%、0.5%、1%、1.5%),16.5%的一组B (纤维掺量为0%),水灰比统一采用0.5。

采用70.7mm×70.7mm×70.7mm 的试模,制备大量试样。

1.2疲劳试验方法本试验所用加载设备为福州大学中心实验室的INSTRON1304电液伺服疲劳试验机,采用等幅载荷控制方式,加载频率均为5Hz ,加载波形选用正弦波。

在循环加载过程中,对模型试样进行应变在线跟踪采集。

数据采集设备为CRONOS-PL2-DIO 动态信号测试分析系统。

在模型试样上粘贴胶基电阻应变片,利用CRONOS-PL2-DIO 动态信号测试分析系统将应变片与计算机连接,在线跟踪模型试样损伤过程中的微弱动态信号(见图1、图2),测量模型试样纵向应变情况,为模型试样疲劳损伤的宏观分析提供直观、有效的数值度量。

图1试验系统原理图图2传递函数建模技术示意图Fig.1Schematic principle of the test system Fig.2Schematic transfer function modeling technique模型试样在循环荷载作用下发生变形,响应信号可由INSTRONI304疲劳试验机的位移传感器输出,计算机接收该信号并做出相应记录,在线监测辅助试验系统的传递函数对该信号做出相应处理。

在Dobson 模型[12,13]的基础上进行构建传递函数数学方程,如下:()()t f =++++z 2212ωαμαωμωμ (1)2z z z A z μγμβμ --=(2)式中:u 为试样受力点位移;z 为方程内部变量;ω为循环加频率;f(t)为外作用力;γ、α、β为材料指数,相同材料基本保持不变。

其中数学方程中参数A 及参数γ、α、β由三层前向BP 算法获得。

计算结果表明γ、α、β的数值,在每千周采集的动态数据中所进行的计算结果变化不大,而参数A 在疲劳循环损伤过程中则发生显著变化[12]。

材料在宏观和微观上出现的疲劳损伤特性进行对比,发现参数A 对疲劳损伤过程具有敏感的反映。

因此,本试验将无量纲参数A 作为纤维水泥土的损伤参数,并对参数A 进行在线跟踪,用于直观地研究试件疲劳损伤过程。

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