【摘 要】
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微胶囊在实现复合材料自修复的过程中,探究微胶囊的可裂性、抗裂性和止裂性是非常有意义的。实现复合材料的自诊断、自修复的功能,并提高构件的使役性能和寿命。自修复材料在关键应用工程中存在着巨大的科学研究潜力。在以往的研究中,树脂混凝土复合材料始终没有大规模取代传统铸铁材料,主要是因为其构件制作的成本比较贵,再者本身就存在砂眼、疏松、夹生等天然的缺陷。为了防止树脂混凝土结构件在疲劳载荷作用下提前发生疲劳损
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微胶囊在实现复合材料自修复的过程中,探究微胶囊的可裂性、抗裂性和止裂性是非常有意义的。实现复合材料的自诊断、自修复的功能,并提高构件的使役性能和寿命。自修复材料在关键应用工程中存在着巨大的科学研究潜力。在以往的研究中,树脂混凝土复合材料始终没有大规模取代传统铸铁材料,主要是因为其构件制作的成本比较贵,再者本身就存在砂眼、疏松、夹生等天然的缺陷。为了防止树脂混凝土结构件在疲劳载荷作用下提前发生疲劳损伤,已有学者对微胶囊修复树脂混凝土进行了研究。在自修复的过程中,微胶囊基树脂混凝土的微观界面接触特性对复合材料实现自修复功能存在至关重要的影响。研究微裂纹对微胶囊基树脂混凝土微观界面接触特性的影响是很有意义的,从而提高微胶囊基树脂混凝土自修复机制的触发时效。主要有以下几个方面的研究内容与成果:（1）通过分析酚醛树脂微胶囊的壁厚、直径与尺度复合特性对微胶囊特性的影响,得出在自修复可选范围内壳壁厚度在45微米左右时弹性模量趋于较大值,酚醛树脂微胶囊直径在800微米左右时弹性模量趋于稳定值。微胶囊壳壁厚度为45微米左右时,微胶囊直径对微胶囊弹性模量的影响权重较小;在微胶囊直径为850微米左右时,微胶囊壳壁厚度对微胶囊弹性模量的影响权重较小。（2）通过探究不同填料特性对树脂混凝土力学性能的影响,可得随着填料剪切强度与压缩强度的增加,树脂混凝土的劈裂拉伸强度与压缩强度增大;树脂混凝土的密度与填料的剪切强度和压缩强度呈线性关系,在压缩强度一定时,随剪切强度的增加,树脂混凝土的密度将会减小;在剪切强度一定时,随着压缩强度的增加,树脂混凝土的密度也将会增加。通过对组分含量对树脂混凝土力学性能的影响和树脂混凝土疲劳特性的分析。可得灰灰比、水灰比与树脂混凝土的砂率以及水灰比、环氧体积含量与树脂混凝土的抗折、抗压强度均呈线性关系;灰灰比、水灰比与树脂混凝土的抗压强度与抗折强度以及环氧体积含量、水灰比与树脂混凝土的砂率均呈非线性关系;环氧体积含量、灰灰比与树脂混凝土的砂率与抗压强度表现为近线性关系、与树脂混凝土的抗压强度变现为线性关系。（3）通过微胶囊基树脂混凝土材料微观力学分析。在微胶囊基树脂混凝土微观接触中,运用微观粘结接触力学对微胶囊基树脂混凝土微观接触界面进行分析最接近实际应用。微胶囊基树脂混凝土的埋藏微裂纹尖端应力强度因子与应变能释放率对微裂纹的演化发展产生影响。随着微裂纹的演化和发展,在微裂纹尖端附近将会产生尖端应力场,同时会存在一定的应变能密度。在裂纹扩展的过程中,微裂纹尖端附近的应变能将会释放,使微裂纹进一步扩展。（4）建立了基于基体变形和分形理论的微胶囊微观界面接触模型,与经典接触模型相比在接触过程中更符合实际的接触状态。分形函数的分形维数D与尺度序数n对微胶囊微观界面弹性接触模型而得到的Fr*（量纲-接触载荷）与Ar*（量纲-接触面积）之间的函数变化关系的影响是正相关的,特征系数G对Fr*（量纲-接触载荷）与Ar*（量纲-接触面积）之间的函数变化关系的影响是负相关的。（5）分析了微裂纹作用下酚醛树脂微胶囊基树脂混凝土界面接触状态。当微裂纹的尖端应力超过某值时,微胶囊将会破裂,但也会随着微裂纹尖端应力的增加,界面接触将会产生分离,无法实现自修复功能。微胶囊破裂并不是在微裂纹尖端到达微胶囊表面的初始点发生破裂,而是以该点为近圆裂纹扩展形状的某边界点发生破裂,此时微裂纹尖端附近的应力已使微胶囊基树脂混凝土的接触界面发生分离。
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