Изменение энергозатрат постциклического деформирования цементных композитов

В статье представлены результаты экспериментально-аналитического обобщения энергетических затрат на деформирование и разрушение бетонов и полипропиленфиброармированных бетонов, предварительно подвергнутых циклическим нагружениям различной амплитуды и продолжительности. Предложена многокомпонентная модель затрат (работы), учитывающая физические закономерности процесса монотонного сжатия, и установлена неоднозначность их изменений в циклических воздействиях. Испытанию подвергнуты стандартные призматические образцы (100 × 100 × 400 мм) двух серий в исходном и постциклическом состояниях: группа «А» – N = 200 циклов с амплитудой η = 0,6 и группа «В» – 50 циклов при η = 0,8. Использована оригинальная методика многофакторного автоматизированного контроля параметров сопротивления в циклическом режиме различной интенсивности и в постциклическом сопротивлении при осевом сжатии, позволяющая более адекватно моделировать процессы взаимодействия с внешней средой и анализировать их последствия. Испытания выполнялись на комплексе «Instron-5989» c автоматическим управлением процесса по специально разработанной программе и записью всех контролируемых параметров в соответствии с диаграммным методом расчета прочности железобетонных элементов. Подтверждена высокая чувствительность и информативность энергетических показателей с возможностью их использования при разработке функциональных критериальных моделей малоцикловой усталости.

1. Cachim P.B., Figueiras J.A., Pereira P.A.A. Fatigue behavior of fiber-reinforced concrete in compression // Cement and Concrete Composites. 2002. Vol. 24. No. 2. P. 211–217. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(01)00019-1.

2. Castillo E., Fernandez-Cantelli A., Ruiz-Ripoll M.L. A general model for fatigue damage due to any stress history // International Journal of Fatigue. 2008. Vol. 30. Iss. 1. P. 150–164. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2007.02.011.

3. Gao L., Hsu T.C.C. Fatigue of concrete under uniaxial compression cyclic loading // Materials Journal. 1998. N 95 (5). P. 575–581. https://doi.org/10.14359/407.

4. Ghosni N., Samali B., Vessalas K. Evaluation of structural behaviour of polypropylene fibre reinforced concrete beam under cyclic loading // 23rd Australasian Conference on the Mechanics of Structures and Materials (ACMSM23) Byron Bay, Australia (9-12 December 2014). S.T. Smith (Ed.). 2014. P. 1–8.

5. Huang B.-T., Li Q., Xu S., Zhou B. Effect of loading frequency on the fatigue behavior of ultra-high toughness cementitious composites in compression // 14th International Conference on Fracture 2017 (ICF-14) (18-23 June, 2017, Rhodes, Greece). 2017. Vol. 1. Part A. P. 287–288. Ed.: E.E. Gdoutos. Curran Associates, Inc. 57 Morehouse Lane. Red Hook, NY 12571.

6. Isojeh B., El-Zeghayar M., Vecchio F.J. Concrete damage under fatigue loading in uniaxial compression // Aci Materials Journal. 2017. Vol. 114. No. 2. P. 225–235. https://doi.org/10.14359/51689477.

7. Lee M.K., Barr B.I.G. An overview of the fatigue behaviour of plain and fibre reinforced concrete // Cement and Concrete Composites. 2004. Vol. 26. Iss. 4. P. 299–305. https://doi.org/10.1016/S09589465(02)00139

8. Беченева Г.В. Прочность бетона при немногочисленных повторных нагружениях // Исследования по сейсмостойкости зданий и сооружений. Тр. Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций. 1961. Вып. 6. С. 91–118.

9. Барашиков А.Я., Шевченко Б.Н., Валовой А.И. Малоцикловая усталость при сжатии // Бетон и железобетон. 1985. № 4. С. 27–28.

10. Li C.Y., Song Y.P. Study of residual strain of concrete under fatigue loading // Journal of Dalian University of Technology. 2001. Vol. 41. No. 3. Р. 355–358.

11. Liu F., Zhou J. Research on fatigue strain and fatigue modulus of concrete // Advances in Civil Engineer-ing. 2017. Vol. 2017. P. 6272906. https://doi.org/10.1155/2017/6272906.

12. Von der Haar C., Marx S. A strain model for fatigue loaded concrete // Structural Concrete. 2017. Vol. 19. Iss. 2. P. 463–471. https://doi.org/10.1002/suco.201700029.

13. Wang H.L. Song Y.P. Fatigue capacity of plain concrete under fatigue loading with constant confined stress // Materials and Structures. 2011. Vol. 44. No. 1. P. 253–262. https://doi.org/10.1617/s11527-010-9624-6.

14. Zhang J., Stang H., Li V.C. Experimental study on crack bridging in FRC under uniaxial fatigue tension // Journal of Materials in Civil Engineering. 2000. Vol. 12. No. 1. P. 66–73. https://doi.org/10.1061/(ASCE)08991561(2000)12:1(66).

15. Кузовчикова Е.А., Яшин А.В. Исследование влияния малоцикловых сжимающих воздействий на деформативность, прочность и структурные изменения бетона // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1976. № 10. С. 30–35.

16. Москвитин В.В. Циклическое нагружение элементов конструкций. М.: Наука, 1981. 344 с.

17. Яшин А.В. Некоторые данные о деформациях и структурных изменениях бетона при осевом сжатии // Новое о прочности железобетона. М.: Стройиздат, 1977. C. 17–30.