本技術(shù)涉及無(wú)機(jī)非金屬材料，特別涉及一種復(fù)合材料的調(diào)控方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、無(wú)機(jī)膠凝材料是全球產(chǎn)量最大的材料類別，其中以水泥為膠凝體系所生產(chǎn)的混凝土材料，全球年產(chǎn)量高達(dá)140億立方米，是各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一項(xiàng)基本要素，然而，無(wú)機(jī)膠凝材料多呈現(xiàn)脆性特征，破壞形式為突然斷裂，因此在強(qiáng)度性質(zhì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，必須要考慮斷裂性質(zhì)的變化。

2、相關(guān)技術(shù)對(duì)膠凝材料斷裂性質(zhì)的設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)，在確定抗壓強(qiáng)度滿足技術(shù)需要的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取斷裂韌性，并根據(jù)膠凝材料的變化規(guī)律，對(duì)材料成分進(jìn)行必要的改進(jìn)。以水泥為例，調(diào)節(jié)水灰比及活性成分的比例，是目前對(duì)膠凝材料進(jìn)行成分優(yōu)化的主要手段。多數(shù)情況下，由于水泥與混凝土在工程結(jié)構(gòu)中主要用來(lái)承受壓荷載，其材料設(shè)計(jì)多以抗壓強(qiáng)度為主導(dǎo)。研究表明，無(wú)機(jī)膠凝材料的抗壓強(qiáng)度與斷裂韌性之間普遍呈現(xiàn)正相關(guān)，因此單向提升抗壓強(qiáng)度，在一定程度上也能夠起到增韌的作用，然而，受限于其自身的脆性特征，這種增韌效果是十分有限的。

3、建立以無(wú)機(jī)膠凝材料為基體的復(fù)合材料，能夠促使基礎(chǔ)設(shè)施材料韌性得到顯著提升。以此為基礎(chǔ)，相關(guān)技術(shù)發(fā)展出了纖維混凝土(frc)、超高性能混凝土(uhpc)、應(yīng)變硬化纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(ecc/shcc)等一系列材料體系。在這些材料的設(shè)計(jì)中，產(chǎn)生荷載作用下的多縫開(kāi)裂被認(rèn)為是提升材料韌性的重要途徑之一，如圖1所示和圖2所示。由于水泥基體自身的脆性難以避免，因此將傳統(tǒng)脆性材料體系中的單縫開(kāi)裂，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诶w維橋聯(lián)下的多縫開(kāi)裂，能夠極大地提高材料對(duì)外部能量的吸收能力，從而起到顯著增韌的作用。

4、在上述復(fù)合材料體系中，為促生多縫開(kāi)裂，其膠凝材料基體必須具備盡量小的斷裂韌性kic，使裂縫在發(fā)生后能夠迅速以扁平形態(tài)(flat?cracking)擴(kuò)展，從而在纖維橋聯(lián)能力被耗盡前完成裂縫擴(kuò)展。而無(wú)機(jī)膠凝材料所普遍具備的強(qiáng)韌正相關(guān)關(guān)系，導(dǎo)致基體在抗壓強(qiáng)度提升的同時(shí)，斷裂韌性隨之提高，從而抑制了多縫開(kāi)裂，使復(fù)合材料的韌性提升受到限制。因此，即使在纖維的增韌作用下，多數(shù)復(fù)合材料仍然展現(xiàn)出增韌效率隨抗壓強(qiáng)度增高而降低的現(xiàn)象。

5、綜上所述，提升高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料增韌效率的根本途徑之一，是對(duì)其膠凝材料基體強(qiáng)韌關(guān)系的解耦，以實(shí)現(xiàn)基體抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性的獨(dú)立設(shè)計(jì)，并在其中任何一個(gè)變量確定的情況下，能夠通過(guò)材料優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)控另一個(gè)變量的取值范圍。然而，相關(guān)技術(shù)中尚未存在相應(yīng)的技術(shù)手段，難以解決纖維復(fù)合材料增強(qiáng)增韌的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種復(fù)合材料的調(diào)控方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決由于無(wú)機(jī)膠凝材料強(qiáng)韌關(guān)系的單調(diào)性，導(dǎo)致復(fù)合材料難以實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)度性質(zhì)和斷裂性質(zhì)的獨(dú)立設(shè)計(jì)的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)控填充材料的化學(xué)活性和幾何尺寸，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠凝能力和密實(shí)程度的獨(dú)立設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)膠凝材料強(qiáng)韌關(guān)系的雙向調(diào)控。

2、本技術(shù)第一方面實(shí)施例提供一種復(fù)合材料的調(diào)控方法，包括以下步驟：

3、獲取初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性、目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性；

4、根據(jù)所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性和所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性確定填充料、所述填充料的填充粒徑、替換料和所述替換料的替換比例；

5、根據(jù)所述填充料、所述填充料的填充粒徑、所述替換料和所述替換料的替換比例進(jìn)行制備得到所述目標(biāo)復(fù)合材料。

6、可選地，在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性和所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性確定填充料、所述填充料的填充粒徑、替換料和所述替換料的替換比例，包括：

7、若所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第一預(yù)設(shè)閾值，且所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性與所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第二預(yù)設(shè)閾值，則確定至少一種細(xì)顆粒惰性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和粗顆粒材料中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第一比例；

8、若所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性和所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性的差值的絕對(duì)值小于第三預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第四預(yù)設(shè)閾值，其中，所述第四預(yù)設(shè)閾值大于所述第三預(yù)設(shè)閾值，則確定至少一種細(xì)顆粒惰性材料和/或至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和粗顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第二比例；

9、若所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第五預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性與所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第六預(yù)設(shè)閾值，其中，所述第五預(yù)設(shè)閾值大于所述第六預(yù)設(shè)閾值，則確定至少一種細(xì)顆粒惰性材料和/或至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的水和粗顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第三比例；

10、若所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第七預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性與所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第八預(yù)設(shè)閾值，其中，所述第八預(yù)設(shè)閾值大于所述第七預(yù)設(shè)閾值，則確定至少一種粗顆粒惰性材料和/或至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和細(xì)顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第四比例；

11、若所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第九預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性與所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第十預(yù)設(shè)閾值，則確定至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和細(xì)顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第五比例。

12、可選地，在一些實(shí)施例中，所述膠凝材料為：普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、鎂基水泥、碳酸鹽膠凝材料、堿激發(fā)膠凝材料、建筑石膏中的至少一種。

13、可選地，在一些實(shí)施例中，在獲取所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性、所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性之前，包括：

14、獲取目標(biāo)抗壓強(qiáng)度；

15、根據(jù)所述目標(biāo)抗壓強(qiáng)度確定所述初始復(fù)合材料的基礎(chǔ)配比，并基于所述基礎(chǔ)配比制備所述初始復(fù)合材料；

16、對(duì)所述初始復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試得到所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性和實(shí)際表觀堆積密度，并利用預(yù)設(shè)的計(jì)算模型確定所述初始復(fù)合材料的顆粒堆積密度與顆粒間隙體積。

17、可選地，在一些實(shí)施例中，在根據(jù)所述填充料、所述填充料的填充粒徑、所述替換料和所述替換料的替換比例進(jìn)行制備得到所述目標(biāo)復(fù)合材料之后，還包括：

18、對(duì)所述目標(biāo)復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試得到目標(biāo)復(fù)合材料的實(shí)際抗壓強(qiáng)度和實(shí)際斷裂韌性；

19、判斷所述實(shí)際抗壓強(qiáng)度是否處于預(yù)設(shè)的強(qiáng)度區(qū)間，且所述實(shí)際斷裂韌性是否處于預(yù)設(shè)的韌性區(qū)間；

20、若所述實(shí)際抗壓強(qiáng)度未處于預(yù)設(shè)的強(qiáng)度區(qū)間，或所述實(shí)際抗壓強(qiáng)度未處于預(yù)設(shè)的韌性區(qū)間，則基于所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性與所述目標(biāo)復(fù)合材料的實(shí)際抗壓強(qiáng)度和實(shí)際斷裂韌性確定所述目標(biāo)復(fù)合材料的優(yōu)化配比，并基于所述優(yōu)化配比進(jìn)行制備得到優(yōu)化后的目標(biāo)復(fù)合材料。

21、本技術(shù)第二方面實(shí)施例提供一種復(fù)合材料的調(diào)控裝置，包括：

22、獲取模塊，用于獲取初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性、目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性；

23、確定模塊，用于根據(jù)所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性和所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性確定填充料、所述填充料的填充粒徑、替換料和所述替換料的替換比例；

24、制備模塊，用于根據(jù)所述填充料、所述填充料的填充粒徑、所述替換料和所述替換料的替換比例進(jìn)行制備得到所述目標(biāo)復(fù)合材料。

25、可選地，在一些實(shí)施例中，所述確定模塊，包括：

26、第一確定單元，用于在所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第一預(yù)設(shè)閾值，且所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性與所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第二預(yù)設(shè)閾值的情況下，確定至少一種細(xì)顆粒惰性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和粗顆粒材料中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第一比例；

27、第二確定單元，用于在所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性和所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性的差值的絕對(duì)值小于第三預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第四預(yù)設(shè)閾值的情況下，其中，所述第四預(yù)設(shè)閾值大于所述第三預(yù)設(shè)閾值，確定至少一種細(xì)顆粒惰性材料和/或至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和粗顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第二比例；

28、第三確定單元，用于在所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第五預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性與所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第六預(yù)設(shè)閾值的情況下，其中，所述第五預(yù)設(shè)閾值大于所述第六預(yù)設(shè)閾值，確定至少一種細(xì)顆粒惰性材料和/或至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的水和粗顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第三比例；

29、第四確定單元，用于在所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第七預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性與所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第八預(yù)設(shè)閾值的情況下，其中，所述第八預(yù)設(shè)閾值大于所述第七預(yù)設(shè)閾值，則確定至少一種粗顆粒惰性材料和/或至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和細(xì)顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第四比例；

30、第五確定單元，用于在所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度與所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度的差值大于第九預(yù)設(shè)閾值，且所述目標(biāo)復(fù)合材料的斷裂韌性與所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性的差值大于第十預(yù)設(shè)閾值的情況下，確定至少一種活性材料作為填充料，確定所述初始復(fù)合材料中的膠凝材料、水和細(xì)顆粒中的至少一種作為替換料，并確定所述替換料的替換比例為第五比例。

31、可選地，在一些實(shí)施例中，所述膠凝材料為：普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、鎂基水泥、碳酸鹽膠凝材料、堿激發(fā)膠凝材料、建筑石膏中的至少一種。

32、可選地，在一些實(shí)施例中，在獲取所述初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性、所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性之前，所述獲取模塊，包括：

33、獲取單元，用于獲取目標(biāo)抗壓強(qiáng)度；

34、制備單元，用于根據(jù)所述目標(biāo)抗壓強(qiáng)度確定所述初始復(fù)合材料的基礎(chǔ)配比，并基于所述基礎(chǔ)配比制備所述初始復(fù)合材料；

35、第一測(cè)試單元，用于對(duì)所述初始復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試得到所述初始復(fù)合材料的斷裂韌性和實(shí)際表觀堆積密度，并利用預(yù)設(shè)的計(jì)算模型確定所述初始復(fù)合材料的顆粒堆積密度與顆粒間隙體積。

36、可選地，在一些實(shí)施例中，在根據(jù)所述填充料、所述填充料的填充粒徑、所述替換料和所述替換料的替換比例進(jìn)行制備得到所述目標(biāo)復(fù)合材料之后，所述制備模塊，還包括：

37、第二測(cè)試單元，用于對(duì)所述目標(biāo)復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試得到目標(biāo)復(fù)合材料的實(shí)際抗壓強(qiáng)度和實(shí)際斷裂韌性；

38、判斷單元，用于判斷所述實(shí)際抗壓強(qiáng)度是否處于預(yù)設(shè)的強(qiáng)度區(qū)間，且所述實(shí)際斷裂韌性是否處于預(yù)設(shè)的韌性區(qū)間；

39、優(yōu)化單元，用于在所述實(shí)際抗壓強(qiáng)度未處于預(yù)設(shè)的強(qiáng)度區(qū)間，或所述實(shí)際抗壓強(qiáng)度未處于預(yù)設(shè)的韌性區(qū)間的情況下，基于所述目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性與所述目標(biāo)復(fù)合材料的實(shí)際抗壓強(qiáng)度和實(shí)際斷裂韌性確定所述目標(biāo)復(fù)合材料的優(yōu)化配比，并基于所述優(yōu)化配比進(jìn)行制備得到優(yōu)化后的目標(biāo)復(fù)合材料。

40、本技術(shù)第三方面實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的復(fù)合材料的調(diào)控方法。

41、本技術(shù)第四方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的復(fù)合材料的調(diào)控方法。

42、由此，通過(guò)獲取初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性、目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性，并根據(jù)初始復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性和目標(biāo)復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性確定填充料、填充料的填充粒徑、替換料和替換料的替換比例，并根據(jù)填充料、填充料的填充粒徑、替換料和替換料的替換比例進(jìn)行制備得到目標(biāo)復(fù)合材料。由此，解決了由于無(wú)機(jī)膠凝材料強(qiáng)韌關(guān)系的單調(diào)性，導(dǎo)致復(fù)合材料難以實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)度性質(zhì)和斷裂性質(zhì)的獨(dú)立設(shè)計(jì)的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)控填充材料的化學(xué)活性和幾何尺寸，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠凝能力和密實(shí)程度的獨(dú)立設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)膠凝材料強(qiáng)韌關(guān)系的雙向調(diào)控。

43、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本技術(shù)的實(shí)踐了解到。