热激活短铁基形状记忆合金纤维增强混凝土力学性能及数值模拟研究

《Materials》：Direct Tensile Behavior of Thermally Activated Concrete Reinforced with Short Iron-Based Shape Memory Alloy (Fe-SMA) Fibers: Experimental and Numerical Investigation

　　

摘要

短铁基形状记忆合金（Fe-SMA）纤维在热激活后可以充当主动的内部增强材料。本研究考察了含有2.0%体积百分比的Fe-SMA纤维、几何形状相同的钢纤维或不含纤维的混凝土的直接抗拉性能。ASTM C307砖块在环境条件下以及在一个温度为 次方 次方的 摄氏度的 chambers中保持150分钟后的性能。随后进行了冷却处理。普通混凝土的抗弯和抗压试验用于表征基体的 Degradation（退化）情况。未加热的钢纤维组和Fe-SMA组的平均抗拉强度分别为7.96 MPa和7.18 MPa。加热后，这些值分别提升至5.89 MPa和9.41 MPa。Fe-SMA的强度增加了31.1%，平均差异为2.23 MPa，95%置信区间为1.66–2.80 MPa。一个三维ABAQUS/CAE模型使用了先前相同批次表征中采用的恢复应力目标，成功再现了主要响应特性。通过模拟不同纤维含量和直径范围内的变化，预测了强度的提高。这些结果支持了热激活短Fe-SMA增强材料的可行性。然而，数值建议仍然基于理想化的界面、采用的激活模型和研究的参数范围。为了进一步验证，直接监测核心温度和进行微观界面表征是必要的。