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关键词： 裂隙   模型试验   颗粒流   单轴抗压强度  

摘要： 岩石是由一种或多种矿物组成的,具有稳定外形的固态集合体。在经历一系列复杂地质构造运动后,岩石内部产生了大量的裂隙。在外力作用下,裂隙的生长和发育会对岩石力学特性造成影响。在工程实践中,含裂隙岩石会对岩土工程的安全和施工质量产生影响。因此,开展含裂隙岩石力学性质及变形破坏特征的研究对岩体稳定性评价及风险控制具有重要的现实意义。考虑到含裂隙原岩现场取样的过程较为艰难,并且人工加工含裂隙岩块可能会带来无法控制的破坏,进而会干扰实验结果,所以本文以岩石相似材料为研究对象,采用室内试验与数值模拟相结合的研究方法,对含裂隙类岩石材料力学特性开展了研究。首先,对含裂隙类岩石试件进行室内单轴压缩试验,获得了峰值强度、弹性模量、泊松比等宏观力学参数;然后,进行PFC3D细观参数敏感性分析,研究其变化对岩石宏观物理性质的影响规律,并进行了单轴压缩模型细观参数的标定;接着,开展了单裂隙岩石试件单轴压缩试验的数值模拟,并与室内试验所得数据进行了对比分析,验证了基于PFC3D的离散单元法用于裂隙类岩石力学特性研究的可靠性;最后,进一步研究了含多裂隙类岩石的强度、变形、破坏特性以及尺寸效应规律,取得的主要研究成果如下:（1）参照前人得出的类岩石材料配合比,制作出了由水、高强石膏、砂、硅粉和高效减水剂所构成的类岩石试件。经测试,试件表现出典型的脆性破坏特征,且常规力学参数基本接近板岩,表现出相似的力学性质,因此可以用来模拟脆性岩石。类岩石试件的具体配合比:水:高强石膏:砂:硅粉:高效减水剂=0.34:1:1.4:0.1:0.011。（2）影响泊松比的细观参数主要是平直节理刚度比k_n/ks,而影响弹性模量的主要细观参数中除了k_n/ks,还有平直节理模量Ec,且后者改变所引起的数值变化较前者而言更为明显。影响抗压强度的细观参数除了k_n/ks还涉及到了内摩擦角φb、黏聚力Cb和平直节理抗拉强度σb,且后两者的影响较其他因素更显著。（3）室内类岩石试件的单轴压缩试验研究表明,含单裂隙试件达到峰值抗压强度之前时应力-应变曲线波动较大,可以观察到屈服平台。与完整试件相同的是在单轴压缩的整个阶段中都伴随着拉伸型微裂纹的发展,当应力越临近峰值时微裂纹增长越快。不同的是,完整试件的初始裂纹萌生于试件上下边缘,产生的剪切裂纹极少,受拉破坏占主导地位,表现为脆性劈裂破坏;含裂隙类岩石试件的初始裂纹萌生于裂隙附近的拉应力范围内。总体来看,含裂隙类岩石试件与完整试件在整个单轴压缩过程中的应力及变形变化规律基本一致,都经过弹性变形到达非线性阶段,在达到峰值应力后迅速跌落。（4）类岩石试件的力学强度和变形模量均受到裂隙厚度的影响,随着裂隙厚度的增加,抗压强度和变形模量表现出明显的下降趋势。当裂隙厚度值较小时,试件表面可以观察到轻微片状脱落现象,这时发生的还是拉伸破坏,当裂隙厚度增加到一定程度时,初始裂纹会不断发育直至贯通试件,最终以拉剪混合形式发生破坏。（5）裂隙的角度同样会对类岩石试件的强度和弹性模量产生一定影响,随着裂隙角度的不断增加,峰值强度呈先下降后上升趋势,当角度为45°时抗压强度最低,在90°时达到最高,而弹性模量的变化幅度较小。从破坏模式来看,裂隙的角度对其影响较小。（6）不同裂隙间距下类岩石试件的峰值强度都明显低于完整类岩石,双裂隙对类岩石材料的性质有显著的弱化作用。随着间距的增加,其强度曲线呈先上升后下降的变化趋势,在间距为15mm时达到最高值,但弹性模量无明显的变化。利用PFC3D数值模拟方法,模拟了大尺寸多裂隙岩石试件单轴压缩,发现应力应变曲线出现的跌落次数随着裂隙数目的增加而增加,试件的破坏主要是由45°和135°的对角线裂纹发生剪切破坏引起的,而90°和0°裂纹面发生了相对滑动,模型的最终破坏是由拉伸、拉剪复合及剪切组成的综合破坏类型。

关键词： 仿珍珠层式材料   陶瓷   脆性材料   裂纹   离散单元法  

摘要： 陶瓷材料具有高强度、高硬度、化学稳定性和热稳定性等一系列优点,在诸多领域得到了广泛的应用。但陶瓷材料作为一种典型的脆性材料,在微小的应变下就会发生应力破坏。因此,陶瓷材料的增韧一直是相关领域的研究热点。天然珍珠层是一种生物材料,其独特的“砖-浆”堆砌微结构使其具有良好的断裂强度和断裂韧性。受此启发,学者通过在陶瓷材料乃至更普遍的脆性材料中构造仿珍珠层式微结构,在保证材料断裂强度的同时,显著提升材料的断裂韧性。然而,仿珍珠层式微结构的增韧机理,即其如何影响材料内裂纹的萌生与扩展,目前还没有普遍性的认识。本论文工作基于离散单元法数值模拟,通过考察“砖”(块体相)、“浆”(界面相)两相的几何和力学匹配如何影响材料的宏观力学响应行为和规律,尝试从微观晶粒尺度探索仿珍珠层式陶瓷材料的增韧机理。论文的主要工作如下:(1)介绍了本论文工作中所采用的离散单元法作用力模型、仿珍珠层式数值试样的制备方法、以及本论文工作中主要分析参数—Von Mises应力、颗粒位移、固体键长度变化—的计算方法。(2)考察了两相力学匹配对复合材料宏观力学特性的影响规律。模拟结果表明,在相同的固体键强度条件下,当界面相的杨氏模量较低时,界面相通过对形变的分担,可以缓解裂纹尖端处的应力集中效应,从而使得复合试样的拉伸强度与断裂韧性得到提升;在两相具有相同的杨氏模量条件下,当界面相的固体键强度显著低于块体相的固体键强度时,拉伸加载下复合试样中产生微裂纹与裂纹偏转现象,从而使得复合试样的韧性得到提升。(3)考察了两相几何匹配对复合材料宏观力学特性的影响规律。模拟结果表明,当界面相断键强度显著小于块体相断键强度、使得拉伸加载下材料内部形成微裂纹和裂纹偏转时,块体相间的交错重叠程度越大,复合试样的拉伸强度越大;较低的界面相厚度使得块体相中的应力分布更均匀,复合材料的拉伸强度更高;当两相力学属性相同,相间断键强度显著低于单相断键强度时,拉伸作用下相间更容易形成断键破坏,促使复合材料内形成微裂纹和裂纹偏转,从而显著提高了复合材料的拉伸断裂强度和断裂应变。

关键词： 玄武岩纤维   不饱和聚酯   界面增韧   硅炭黑   玄武岩短纤维  

摘要： 纤维增强复合材料是出色的轻质材料,它们具有高比强度、优异的耐腐蚀性能,以及理想的经济效率,因此被广泛用于汽车、船舶、医疗、国防和航空航天等领域。但在承受结构载荷时,由于其固有的脆性和分层敏感性,它们易发生分层失效,从而失去承载能力。因此,开发高强度高韧性的轻质复合材料是复合材料领域最重要的任务之一。不饱和聚酯（UP）由于其轻质和优异的机械性能,被广泛用于开发高性能的轻质纤维增强复合材料。玄武岩纤维（BF）是由火山岩材料制成的天然矿物纤维,被称为21世纪无污染的“绿色工业原料”,具有强度高,模量高等优点。本论文以玄武岩单向布为增强体,196型不饱和聚酯为基体,制备BF/UP复合材料,利用硅炭黑（SiCB）和玄武岩短纤维（SBF）对其进行增韧,以提高其强度和韧性。本文主要研究内容和结论如下:（1）采用模压成型的方法制备了SiCB增韧的SiCB/BF/UP复合材料。当SiCB含量增加时,SiCB/BF/UP复合材料的力学性能先增加后降低。当SiCB含量为1.5 wt%时,SiCB/BF/UP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、能量吸收、冲击强度和Ⅱ型层间断裂韧性最大提升了15%、9%、105%、79%、27%和156%。（2）用硅烷偶联剂KH-550对SiCB进行表面改性,得到改性硅炭黑（m SiCB）。用m SiCB对BF/UP复合材料增韧,可以提高m SiCB/BF/UP复合材料的力学性能。当m SiCB的含量为1.5 wt%时,m SiCB/BF/UP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、能量吸收、冲击强度和Ⅱ型层间断裂韧性最大,相比于BF/UP复合材料,最大提升了19%、11%、138%、120%、39%和216%。相比于SiCB/BF/UP复合材料,最大提升了9%、3%、30%、55%、16%和47%。（3）通过模压成型的方法制备SBF长度为3、6、9、12 mm,面密度分别为10、20、30、40 g/m2的SBF/BF/UP复合材料,研究了SBF/BF/UP复合材料的力学性能随SBF长度和面密度的变化情况。结果表明,SBF可以改善复合材料的力学性能。在各种组合中,当SBF长度为6 mm,面密度为30 g/m2时,复合材料的力学性能达到最佳。其最佳的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、能量吸收和Ⅱ型层间断裂韧性分别提升了27%、50%、101%、58%、19%和103%。

关键词： 骨修复材料   代表性体积单元   随机序列吸附算法   周期性边界条件   有限元分析  

摘要： 随着生活水平的不断提高,人们愈发重视自身的健康问题。相比于癌症和心脑血管类疾病,骨缺损虽然危险性不高,但是极易导致肢体活动障碍甚至瘫痪,会严重影响患者的生存质量。近年来,随着医疗技术的发展以及新型生物医用材料的不断出现,生物活性陶瓷因其优越的生物医学性能正逐渐成为骨移植手术的主要替代植入物。碳纳米管增强羟基磷灰石(CNTs/HA)复合材料作为一种新型复合型骨修复材料,获得了生物医学和材料学领域的广泛关注。代表性体积单元(RVE)是材料细观层面的概念,其作用是能够以细观结构的平均性质反应材料的宏观有效性质。本文以碳纳米管增强羟基磷灰石(CNTs/HA)复合材料为研究对象,通过建立CNTs/HA复合材料的细观RVE模型,使用有限元仿真的方式对材料的宏观材料参数进行求解。文章中首先对CNTs/HA复合材料RVE模型的建模方法进行了研究,改进了随机序列吸附(RSA)算法,使其能够建立具有几何周期性结构的RVE模型,并将算法效率提升了10倍以上。在此基础上,推导了模型空间与装配空间之间数学变换矩阵的正确形式,使用VBA对Solid Works软件二次开发的方式实现了对RVE几何实体模型的建模,其中VBA是一种使用VB语言作为接口语言的开发方式。随后介绍了CNTs/HA复合材料RVE模型的有限元建模和分析流程。对于所要建立的CNTs/HA复合材料RVE有限元模型,由于无法划分完全周期性网格,选择施加一般性周期性边界条件。基于有限元理论对一般周期性边界条件的数学形式作了重新推导,弥补了原始文献中的不足,并对一般周期性边界条件的施加方法作了改进。基于直接均匀化理论,推导了其对应的有限元数值积分格式,用以求解模型的等效模量和等效泊松比。有限元模型和Halpin-Tsai经典理论的计算结果吻合良好,说明本文有限元建模和分析方法的有效性。最后对CNTs/HA复合材料等效模量和等效泊松比与CNTs体积分数和长径比的相关性进行了计算分析,得出了等效模量和等效泊松比会与CNTs体积分数之间具有线性负相关关系,而与CNTs长径比无关的结论。其中CNTs/HA等效模量随着CNTs体分比增加而减小的原因在于CNTs的横向弹性模量过小,使CNTs的整体弹性性能弱于HA,且在随机分布状态下CNTs横向模量对CNTs/HA复合材料的等效模量起主要影响作用,这种现象对减小人工骨植入物的应力屏蔽效应有一定的参考意义;同时对将CNTs等效为各向同性纤维和横观各向同性纤维的差别作了比较,结果表明各向同性纤维模型会造成等效模量的计算结果偏大,且误差不能被忽略,说明将CNTs等效为各向同性纤维是一种不正确的处理方式。

关键词： 材料性能测试   误差校准   原位测试   聚乳酸   生物力学测试  

摘要： 材料性能测试技术是评估材料及其制品性能指标、耐久性和可靠性的重要手段,在材料科学和装备制造领域扮演着重要角色。近年来随着显微成像技术的发展,研究人员开始在载荷加载过程中利用成像设备建立材料微观形貌变化可视化信息和宏观力学曲线之间的对应关系,以研究材料损伤变形演化机制,该种测试手段被称为材料原位测试技术。本文以组内自研的多载荷耦合材料原位测试仪器为基础,提出实验误差校准算法和沙漏型原位拉伸试样应用构想,提高了仪器测试精度、增强了原位拉伸实验效果、丰富了原位实验仪器适用性,并在此基础上针对生物医学领域中广泛应用的可降解聚乳酸(PLA)材料进行力学性能测试实验。聚乳酸材料因为兼备降解无毒害、机械性能优良、合成改性可控等优点,可用于制作骨骼接合螺钉和固定板,以使患者免受二次手术取出接骨材料的痛苦。但该材料及其骨骼接合产品在力学性能方面研究的不充分导致临床上推广使用困难,因此本文所进行的相关研究,对于该种材料在生物医学领域的应用有一定的科学意义。全文主要研究内容分为四个部分,概述如下:(1)针对材料力学性能测试仪器在原位实验、复杂载荷加载等实验条件下无法兼容引伸计而产生的误差提出校准算法项目组自研的多载荷耦合材料原位测试仪器能够适配多种材料测试需求,但在原位力学性能测试过程中,由于成像设备与引伸计不兼容使得仪器无法通过引伸计测量试样准确变形而产生误差。针对上述情况本文提出了针对拉伸、弯曲和扭转三项实验的误差校准算法并进行对应验证,结果证明在不使用引伸计的条件下,通过校准算法将光栅尺间接测得的试样变形进行校准,使弹性模量等参数的测量精确度从50%-85%提升到93%以上。(2)针对原位拉伸实验试样断裂位置不确定造成的原位图像捕捉困难问题提出了基于沙漏型试样的原位拉伸实验方法及曲线求解理论在原位拉伸实验中使用常规的拉伸试样存在断裂位置不确定、颈缩现象产生到断裂过程快等情况,这直接导致了原位观测设备对试样断裂位置捕捉成功率低、实验效果差的问题。对此,本文提出了采用沙漏型拉伸试样并通过设计曲率大小来控制断裂区域小于原位观测设备视场范围的实验方法,建立了适用于沙漏型试样的应力-应变曲线求解模型,最后针对铜锌合金材料设计开展了原位拉伸实验并获得了具有对应关系的宏观力学性能曲线和微观组织形貌变化图像,证明了基于沙漏型试样的原位拉伸实验方法有效性。(3)基于上述研究内容,针对生物可降解聚乳酸材料进行原位力学性能实验对未经降解的聚乳酸材料进行原位拉伸实验、弯曲实验和原位扭转实验,获得其基本力学性能指标及微观变形损伤演化机制。使用PBS溶液模拟人体组织液环境对试样分别经过不同时长降解后进行拉伸、弯曲及扭转实验并与未降解试样的曲线进行对比,实验结果表明,经6周浸泡降解后弹性模量弱化未超过5%,抗拉强度弱化未超过10%,弯曲模量弱化未超过5%,弯曲强度弱化未超过7%;失效扭转载荷减小幅度在5%以内,满足术后恢复期内对接骨材料的力学性能需求。(4)针对生物可降解聚乳酸材料制成的接骨螺钉进行体外生物力学实验,评价其对术后整骨的接合性能模拟临床Chevron术式对人脚部第一跖骨的假骨模型行拇外翻畸形矫正手术,分别使用聚乳酸接骨螺钉和传统钛合金空心接骨螺钉接合术后骨骼并预制散斑制作试样,并进行体外生物力学测试。对试样施加准静态及动态载荷并利用三维数字散斑应变测量分析系统(DIC)表征试样变形情况,通过实验结果对比综合得出结论:在人体第一跖骨行Chevron术式中,聚乳酸接骨螺钉对术后骨骼的接合能力与传统钛合金接骨螺钉基本相同,从力学性能上分析其具备代替钛合金螺钉作为骨科固定植入物的潜力。

关键词： 桥梁工程   FDM3D打印技术   正交各向异性   横观各向同性   极限抗拉强度   3D打印锚具  

摘要： 发展增材制造是国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中,推动制造业高质量发展、增强制造业竞争优势与深入实施制造强国战略的重要体现。然而该技术尚未在桥梁工程领域得到广泛有效利用。现如今,增材制造与新材料的研究及发展为生产制造桥梁复杂受力构件提出了新思路,为实现快速智能一体化制造桥梁复杂受力结构构件提供了新方式。因此,开展增材制造技术与FDM复合材料在桥梁构件制造方面的研究与探索,对推进FDM 3D打印技术与复合材料在桥梁工程领域中的应用具有重要意义与价值。本文基于结合新技术、新材料、新工艺的增材制造技术,研究了FDM PLA材料及碳纤增强复合材料的力学性能,并将此类3D打印技术及材料应用于桥梁工程领域。首先,对FDM 3D打印技术的打印参数、FDM材料力学性能的影响因素进行梳理,从理论及试验两方面研究了不同打印参数对打印材料力学性能的影响。结合FDM 3D打印材料的基本力学参数,在理论推导过程中对比分析了现有的几种针对传统复合材料的强度准则以及存在的优缺点;其次,基于材料的横观各向同性假设和Tasi-Hill强度准则,建立FDM PLA材料在不同层厚与不同打印角度下的强度理论模型。同时,基于正交各向异性假设,建立平面应力状态下FDM材料的弹性模量理论模型,再将上述模型应用于FDM短碳纤维增强复合材料的力学分析中;接着,开展不同打印参数下FDM PLA材料与FDM短碳纤维增强复合材料的拉伸性能试验研究,得到材料的力学性能试验测试数据;然后,通过对比拉伸强度与拉伸弹性模量的理论计算结果与试验测试数据,验证了FDM 3D打印材料在不同层厚与不同打印角度下的强度理论模型与弹性模量理论模型,此外,结合试验研究结果,分析了FDM PLA材料及短碳纤维增强复合材料力学性能对打印参数的敏感性。最后,在理论分析及试验研究的基础上,利用FDM 3D打印技术制备了预应力钢绞线锚环,并进行了试验测试。通过仿真分析,得到单孔锚环的应力分布状态,进而对FDM技术打印熔丝进行了优化布置。打印了碳纤维增强复合材料锚环,并满足一定承载范围的锚固要求。结合应变测试试验,得到锚固状态下碳纤维增强复合材料锚环的应变分布状态,并分析锚环的应力分布状态。研究结果表明FDM PLA材料拉伸强度与弹性模量随着打印角度的增大或层厚的减小而增加;增大线宽能够有效提升FDM短碳纤维增强复合材料的拉伸强度,然而对弹性模量影响较小。FDM 3D打印碳纤维增强复合材料锚环锚固效果良好,其受力状态明显受打印参数影响。因此该项技术用于实际构件制备,还需进一步研究。本文研究了不同打印参数下,FDM 3D打印材料强度理论模型及弹性模量理论模型的建立,以及FDM 3D打印碳纤维增强复合材料锚环的仿真分析与试验研究,为进一步开展此类技术的基础理论研究及在桥梁工程方面的应用奠定了基础,可为后续研究提供借鉴。

关键词： 锂离子电池   微尺度模拟   精细化建模   动态冲击响应  

摘要： 在新能源产业快速发展的大背景下,锂离子电池的市场规模迅速扩大。然而繁荣背后,一方面由碰撞引发的电动汽车电池安全事故频繁见诸报道,另一方面车企为了续航里程的提升,困扰于如何提高电池系统能量密度。可无论是解决电池碰撞安全问题还是针对电池系统结构的优化,都亟待深入研究锂离子电池力学特性。本研究从电池的组分材料力学测试与标定着手,结合微观建模的手段分析其在真实电池内部的力学机理。再利用精细化的建模仿真方法探究了电池动态冲击工况下的力学响应特性,基于仿真进行电池材料参数优化,为电池安全设计提供工具和建议。首先,针对电池极片的金属箔集流体开展准静态和动态实验,关注材料的动态各向异性屈服与断裂行为。建立应变率相关的各向异性材料模型来标定金属箔的塑性力学响应与断裂特征。然后,面对隔膜和活性涂层的复杂力学行为,通过电子显微镜来观测力学实验过程中的形貌变化。基于其微观结构图像,利用微观重建技术对其进行数值模拟。仿真中很好地复现隔膜的变形过程和各向异性力学特征,并结合理论分析解释了变形后期透明化的现象与微观结构失稳间的关联。对于负极活性涂层,再现了其颗粒组成的微观结构特征,并结合有限元手段准确模拟了宏观层叠压缩实验的力学响应,建立了微观到宏观力学分析的联系。接下来,为了考虑电极的荷电状态相关性,建立了氩气保护下的新型实验方法,避免了带电电极受空气氧化作用的影响。实验发现了正极基本不受荷电状态影响,而负极屈服应力随荷电状态增大先变大后减小的特性。同时比对负极和集流体的测试结果,分析负极荷电状态效应的成因。另外,为了评估空气对带电电极影响,还研究了空气暴露时长对不同荷电状态电极的拉伸行为的改变。最终,通过建立精细化的有限元模型,实现了对准静态挤压和动态冲击工况下电池力学响应和变形历程的准确预测。结合实验和仿真的手段,对动静态下电池失效行为的差异进行分析,发现了失效后断裂形貌对电池内短路状态的影响。精细化有限元模型可作为研究冲击下电池安全性的手段,进行参数化分析,为电池安全设计提供建议与依据。

关键词： 玄武岩短切纤维   改性   硅烷偶联剂   水泥基材料   强度   耐腐蚀性  

摘要： 本文采用乙烯基三乙氧基硅烷(Z6518)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(CG570)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(CG550)三种硅烷偶联剂对玄武岩短切纤维进行表面改性。通过测试改性后玄武岩短切纤维的表观形貌特征、拉伸强度、伸长率和抗酸碱介质侵蚀性能等指标,对改性后玄武岩短切纤维的表观形貌、力学性能和耐腐蚀性能进行研究,对改性后玄武岩短切纤维水泥基材料的力学性能进行研究。研究结果表明,经适当改性,可显著提高玄武岩短切纤维的抗拉强度、的耐腐蚀性能和表面粗糙度,可提高玄武岩短切纤维的水泥基材料的力学性能。

关键词： 历史建筑   胶结材料   本构关系   微观试验  

摘要： 历史建筑是中华文明的瑰宝,承载着不同历史时期的重要信息,其中尤以砌体结构的数量、种类较多,然而,针对历史建筑砌体结构的材料、性能等研究相对较少,不能满足对现有历史建筑砌体结构保护修复的需要。本文根据历史建筑砌体结构的主要特点,在分析其结构形式、地域分布、胶结材料类型的基础上,选取4种典型历史建筑砌体结构的胶结材料,通过力学性能、微观结构试验及有限元模拟分析,开展典型历史建筑砌体结构胶结材料性能的研究。主要工作及研究结论如下:(1)基于历史文献材料和制作工艺,选取4种典型历史建筑砌体胶结材料,制作了20组共120块糯米灰、麻刀灰、桐油灰和桃花灰的立方体试块,进行了原制作工艺下的正交试验。结果表明:糯米灰、桐油灰和桃花灰立方体抗压试验的破坏过程相似,都经过了垂直裂纹出现后,裂纹向内部发展的过程,最后形成上下连接的四角锥形破坏模式;糯米灰的立方体抗压强度随糯米浆掺量增大逐渐提高,最大为0.253MPa,当掺量为5%时有所降低,其中效果最好的是试件N;桐油灰的立方体抗压强度随桐油的占比增大逐渐提高,最大为0.43MPa,为试件Tb;桃花浆的立方体抗压强度随石灰的占比增大逐渐提高,最大为0.228MPa,为试件Hb;麻刀灰浆破坏形态为整体压扁,其整体性较好,较糯米灰的抗压强度提高102%,较桐油灰的抗压强度提高18.6%,较桃花灰的抗压强度提高37.8%;4种典型历史建筑砌体胶结材料中麻刀灰最好,其抗压强度的最高为0.51MPa,能够抵抗变形的性能最好。(2)以典型历史建筑砌体胶结材料糯米灰力学性能试验为根据,提出糯米灰胶结材料的本构关系,利用ABAQUS有限元软件模拟相应试块受压过程,并与试验结果对比分析。结果表明:糯米灰模拟试块应力应变曲线与试验试块总体趋势相同,都经历了从竖向裂缝到持续扩张,最后形成正倒相接的四角锥破坏形态的阶段;应力分布与试验破坏形态基本一致,可以较好反应材料的破坏模式,可为典型历史建筑砌体结构的有限元模拟提供参考。(3)通过光学显微镜、扫描电镜和X射线物相分析试验,研究4种典型历史建筑砌体胶结材料的微观结构和成分组成。结果表明:糯米灰浆限制了土体的结晶度,使土体具有较高的强度和密实度;麻刀灰浆中土颗粒与麻刀摩擦力较大,因此抗压强度提高65.4%;桐油灰浆在微观结构上表现为层层罗列的片状物体,结构较为致密,极大降低了孔隙率;桃花灰浆试样土粒之间单粒片状胶结连接,这种连接相较于前三种灰浆连接较脆弱,导致力学性能降低。