基于超高压水射流的混凝土破碎机理研究

发布时间：2020-07-14 16:05

【摘要】：混凝土是一种广泛应用的建筑材料,混凝土结构在长期使用后容易出现断裂破碎,影响正常使用甚至造成事故,因此需要定期进行破碎修复。传统机械破碎方法会造成大量粉尘、噪音,容易对钢筋造成损伤,并有可能引起新的裂纹,出现二次损坏,而超高压水射流破碎相对于传统机械破碎具有高能、无污染、低损耗等优势。以混凝土的超高压水射流破碎机理为研究目标,从超高压水射流特性和混凝土本身特性两方面对混凝土的超高压水射流破碎进行理论研究,分析混凝土的超高压水射流破碎模型,利用ANSYS有限元对超高压水射流破碎混凝土进行仿真,分析破碎混凝土的有效参数。为混凝土超高压水射流破碎设备作业性能优化提供理论依据,对实现高质量、高效率与低消耗的破碎作业具有十分重要的意义。(1)混凝土的超高压水射流破碎机理分析超高压水射流的混凝土破碎机理分为两部分,超高压水射流特性和水射流作用下混凝土的特性。分析了水楔与水锤作用下射流对混凝土的破碎,超高压水射流的压力与射流对混凝土的打击力之间是一种线性关系。建立虚拟裂纹模型运用扩展有限元法对混凝土扩展裂纹进行相关矢量的计算分析继续扩展裂纹,分析混凝土非线性断裂行为。(2)混凝土的实验分析运用DIC技术对混凝土进行轴心静压力压缩实验,对实验过程中混凝土出现的应变和位移场进行分析,确定了混凝土承受的最大抗压力,为超高压水射流破碎混凝土需要的泵压提供依据。超高压水射流对混凝土的冲击破碎实验,实验运用单一因素控制实验方法分析了靶距、水射流压力对混凝土造成的破碎深度,确定了超高压水射流破碎混凝土的有效参数。(3)超高压水射流破碎混凝土物理模型分析运用流固耦合理论,建立了超高压水射流冲击破碎混凝土的物理模型,分析水射流与固体的耦合的控制方程及耦合中参数求解,为仿真实验提供理论依据。(4)利用ANSYS有限元对超高压水射流破碎混凝土进行仿真利用ANSYS里面的FLUENT对超高压水射流破碎混凝土过程分析超高压水射流破碎混凝土的位移图、应力分布图。
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528
【图文】：

产量变化,混凝土

到 2016 年混凝土产量达到了 17.9 亿立方米[1]，混凝土的产量明显增加。如图1-1 所示，中国近几年来混凝土产量变化趋势。图 1-1 中国混凝土的产量变化2014 年 3 月份中国政府提出的“四好农村路”建设以来，全国新建农村公路总里程127.5 万公里，全国 99.24%的乡镇和 98.34%的建制村也通上了沥青路、水泥路[2]，2018 年初，全国的铁路里程也有 12.7 万公里。根据道路运输业和公共设施管理业在 2017 年以来基建投资占整体投资规模中占有 85%以上。项目的投资完成促进了混凝土的生产与消耗。如图 1-2 所示混凝土需求增长图。图 1-2 混凝土主要需求端同比增速走势图（%）

同比,走势图,混凝土,道路运输业

凝土产量变化趋势。图 1-1 中国混凝土的产量变化政府提出的“四好农村路”建设以来，全%的乡镇和 98.34%的建制村也通上了沥青 12.7 万公里。根据道路运输业和公共设施中占有 85%以上。项目的投资完成促进了长图。

中国建筑,公路桥梁

经济带”和“21 世纪海上丝绸之路”两条发展之路带动着沿国内各行各业的发展，行业的发展带动着基础设施的建设。国建筑四季度十大工程”像中建三局完成的呼和浩特市大庆布路大学路道路改造工程、中建七局完成的福建莆田木兰大计中国目前的公路桥梁共有 80.53 万座。这些公路桥梁的使用量。如图 1-3 所示其中的十大工程项目。

【参考文献】