骨料粒徑對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度尺寸效應(yīng)影響研究

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1、骨料粒徑對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度尺寸效應(yīng)影響研究1、相關(guān)定義1.1、團(tuán)簇的定義和分類(lèi)原子團(tuán)簇是納米材料的基本組成單元。團(tuán)簇科學(xué)出現(xiàn)在20世紀(jì)九十年代,很快成為凝聚態(tài)物理研究的熱點(diǎn)。原子或分子團(tuán)簇簡(jiǎn)稱(chēng)為團(tuán)簇(cluster)或微團(tuán)簇(microcluster)是幾個(gè)至上千個(gè)原子、分子或離子通過(guò)物理或化學(xué)結(jié)合力組成相對(duì)穩(wěn)定的聚集體,其物理或化學(xué)性質(zhì)隨所含的原子數(shù)目而變化。原子團(tuán)簇可以分為一元原子團(tuán)簇、二元原子團(tuán)簇、多元原子團(tuán)簇和原子簇和原子簇化合物。一元原子團(tuán)簇包括金屬團(tuán)簇和非金屬團(tuán)簇。非金屬團(tuán)簇可以分為碳簇和非碳簇。原子簇化合物是原子團(tuán)簇與其他分子以

2、配位化學(xué)鍵結(jié)合形成的化合物。絕大多數(shù)原子團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)不清楚,但已經(jīng)知道有線(xiàn)狀、層狀、管狀、洋蔥狀、骨架狀、球狀等等。團(tuán)簇的空間尺度在幾埃至幾百埃的范圍內(nèi),用無(wú)機(jī)分子來(lái)描述顯得太大,用小塊固體來(lái)描述顯得太小。許多性質(zhì)既不同于單個(gè)原子、分子,又不同于固體、液體;也不能用兩者性質(zhì)作簡(jiǎn)單線(xiàn)形外延或內(nèi)插來(lái)得到。因此,人們把團(tuán)簇看成是介于原子、分子與宏觀固體之間物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次,是各種物質(zhì)由原子、分子向大塊物質(zhì)轉(zhuǎn)變的過(guò)渡狀態(tài)[5]。正象胚胎學(xué)以其特殊的、許多情況下是唯一的方式說(shuō)明生物學(xué)規(guī)律一樣,團(tuán)簇的研究有助于我們認(rèn)識(shí)大塊凝聚物質(zhì)的某些性質(zhì)和規(guī)律。團(tuán)簇科

3、學(xué)是研究團(tuán)簇的原子組態(tài)和電子結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)性質(zhì)及其向大塊物質(zhì)演變過(guò)程中與尺寸的關(guān)聯(lián),以及團(tuán)簇同外界環(huán)境相互作用的特征和規(guī)律。團(tuán)簇科學(xué)處于多學(xué)科交叉的范疇,從原子分子物理、凝聚態(tài)物理、量子化學(xué)、表面物理和化學(xué)、材料科學(xué)甚至核物理學(xué)引入的概念和方法交織在一起,構(gòu)成當(dāng)前團(tuán)簇研究的中心議題,并逐漸發(fā)展成一門(mén)介于原子分子物理和固體物理之間的新型學(xué)科。團(tuán)簇研究的基本問(wèn)題是團(tuán)簇如何有原子、分子一步步發(fā)展而成,以及隨著這種發(fā)展,團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)如何變化,當(dāng)尺寸多大時(shí)發(fā)展成宏觀固體。當(dāng)團(tuán)簇尺寸小時(shí),每增加一個(gè)原子,團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化,稱(chēng)為重構(gòu)。而當(dāng)團(tuán)簇的

4、大小達(dá)到一定程度時(shí)則變成大塊固體的晶體結(jié)構(gòu)。此時(shí),除了表面原子存在弛豫外,增加原子不會(huì)發(fā)生重構(gòu),其性質(zhì)也不會(huì)發(fā)生顯著變化,這就是臨界尺寸,或叫做關(guān)節(jié)點(diǎn)。這種關(guān)節(jié)點(diǎn)對(duì)于各種物質(zhì)可能是不同的[6]。因此,探知某種物質(zhì)從原子、分子長(zhǎng)成固體過(guò)程中團(tuán)簇所具有的各種結(jié)構(gòu)序列是團(tuán)簇研究的重要問(wèn)題之一。1.2、NiTi形狀記憶合金的基本概念1.2.1熱彈性馬氏體相變1.2.1熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變是形狀記憶合金產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)和超彈性的基礎(chǔ)。隨著溫度升降而消長(zhǎng)的馬氏體相變稱(chēng)為熱誘發(fā)馬氏體相變,通過(guò)應(yīng)力加載而發(fā)生的馬氏體相變稱(chēng)為應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變。

5、NiTi合金中馬氏體相變過(guò)程實(shí)際是從奧氏體相(B2)立方晶系轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相(B19′)單斜晶系的過(guò)程。奧氏體B2的晶格常數(shù)為a0=0.3015nm,β=90o,馬氏體B19′的晶格常數(shù)為am=0.2889nm,bm=0.4120nm,cm=0.4622nm,β=96.8o[1]。由此可以看出,馬氏體相變過(guò)程存在很大的晶格畸變。然而,在此轉(zhuǎn)變過(guò)程中,既沒(méi)有原子的擴(kuò)散,也不改變成分,僅僅是晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這就是馬氏體相變的根本特征,即:無(wú)原子擴(kuò)散的晶格轉(zhuǎn)變。圖1-1是熱機(jī)械驅(qū)動(dòng)下,材料內(nèi)部發(fā)生熱彈性馬氏體相變的示意圖[11]。一方面,1北京工

6、業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文可以通過(guò)降溫和升溫促使奧氏體與馬氏體孿晶的相互轉(zhuǎn)變,發(fā)生熱誘發(fā)馬氏體相變。另一方面,也可以通過(guò)應(yīng)力加載和卸載促使奧氏體與馬氏體相互轉(zhuǎn)變,發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變。同時(shí),對(duì)馬氏體孿晶加載應(yīng)力可以促使其解孿晶。圖1-1在熱機(jī)械驅(qū)動(dòng)下材料內(nèi)部發(fā)生熱彈性馬氏體相變示意圖[11]Fig.1-1Schematicillustrationofthemartensitictransformationuponloading,unloading,heatingandcooling[11]1.3、尺度效應(yīng)定義及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)[29]中關(guān)于尺度效

7、應(yīng)的定義是:”所謂‘尺寸效應(yīng)’是指,在一個(gè)現(xiàn)象里面,所討論的對(duì)象的宏觀尺寸會(huì)與其他力學(xué)或物理特征量耦合成為一個(gè)無(wú)量綱控制參量,或者說(shuō),討論的對(duì)象不再服從幾何相似律,從而,室內(nèi)小型實(shí)驗(yàn)結(jié)果,不能簡(jiǎn)單地推廣到工程原型上去。”這是基于跨尺度耦合的定義,不適合微成形工藝。從金屬成形角度而言,所謂”微尺度效應(yīng)”是指:在微成形過(guò)程中,由于成形零件的整體幾何尺寸或局部結(jié)構(gòu)的微型化,材料微觀組織的尺寸和變形體的特征尺寸對(duì)材料整體變形行為的影響更為明顯,工藝條件的動(dòng)態(tài)性和不穩(wěn)定性也成為不可忽略的因素,從而導(dǎo)致變形體中物理場(chǎng)之間的本構(gòu)關(guān)系以及對(duì)邊界條件的響應(yīng)不

8、能按照比例規(guī)律類(lèi)比于常規(guī)尺寸成形的現(xiàn)象。也就是說(shuō)與宏觀成形相比,微成形制品的幾何尺寸和相關(guān)的工藝參數(shù)可以按比例縮小,但仍然有一些參數(shù)是保持不變的,如材料微觀晶粒度及表面粗糙度等。