混凝土虚拟裂缝模型的有限差分法分析

本文用有限差分法于虚拟裂缝模型,分析了混凝土三点弯曲切口梁中裂缝的扩展至断裂的全过程。所得的结果与有限元法和实验结果吻合较好,表明该法是混凝土断裂力学研究的有效数值方法之一。文中分析了不同的几何尺寸、材料参数对混凝土断裂能G_f的影响,可供实验测定断裂能数据分析时参考。     

基于XFEM的再生复合路面反射裂缝扩展研究

为了探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元方法(extended finite element method, XFEM)模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证了基于XFEM的有限元模型分析裂缝扩展的有效性。此外,该文建立干法油石分离再生复合路面二维模型,研究模型中施工缝宽度、预埋裂缝长度、偏转角及预设位置对裂缝尖端应力影响,结果表明尖端应力随着裂缝长度、偏转角增加而增大,而随着施工缝宽度增大呈现先减小后增大趋势,随着偏移距离变大则先增大后减小。该文研究结果有助于复合路面反射裂缝定量分析与表征,为复合路面设计及后期养护提供了参考与依据。     

蜗壳外围混凝土裂缝扩展的数值模拟

根据混凝土断裂力学理论,在蜗壳外围混凝土内部设置初始裂缝,应用虚拟裂缝模型建立平面轴对称有限元模型,编程计算了直埋式蜗壳外围混凝土裂缝的扩展过程。计算结果表明：断裂力学理论中的虚拟裂缝模型可以很好地模拟蜗壳内部裂缝的整个断裂扩展过程,得到单一裂缝的内水压力-裂缝口张口位移（裂缝口宽度）曲线;通过引入断裂角的概念,得到蜗壳裂缝扩展的准确路径,直埋式蜗壳子午断面内裂缝扩展的主要方向为通过蜗壳中心的径向。     

混凝土裂缝非线性断裂的简化预测方法研究

混凝土的裂缝断裂问题是评定混凝土结构工程安全的关键问题.结合起裂韧度准则和黏聚力模型,提出了一种混凝土裂缝断裂分析的简化预测方法.通过给定裂缝黏聚力的分布形式,推导了裂缝张开位移、外荷载的表达式,结合拉伸软化曲线给出了相应的求解方程和求解步骤,获得了裂缝起裂至扩展的全过程曲线.其中,裂缝扩展基于起裂韧度准则,黏聚力产生的应力强度因子和位移采用权函数方法进行计算.利用不同尺寸的楔入劈拉试件对断裂全过程进行了计算,结合现有的混凝土断裂试验成果对本文方法进行了验证.结果表明采用本方法可完整的计算裂缝断裂全过程并准确的预测带裂缝构件的极限承载力,从而验证了本文方法的有效性和合理性.     

基于尺寸效应的混凝土有效裂缝扩展量研究

根据混凝土材料断裂过程区存在尺寸效应这一特点，结合断裂韧度尺寸效应公式对混凝土有效裂缝扩展长度做了相应的研究，得到了基于尺寸效应规律的有效裂缝扩展长度的表达式。运用该公式对已有试验资料进行分析比较，得出此公式适用于单直线软化模型，不适用于双直线软化模型的结论。     

高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线

采用楔入劈拉法试验,设置20～600 ℃共10组温度,试件尺寸统一采用230 mm×200 mm×200 mm,初始缝高比为0.4.根据试验得到的荷载-开口位移曲线（P-CMOD）求得应力强度因子曲线（K曲线）.基于虚拟裂缝黏聚应力,对高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线进行求解.将混凝土断裂全过程划分为4个部分,裂缝黏聚应力呈Petersson双线性软化曲线分布.计算表明,在某一特定温度下,裂缝扩展阻力曲线随裂缝扩展长度的增加而增长;阻力曲线随温度的上升呈下降趋势.对应力强度因子曲线与裂缝扩展阻力曲线进行裂缝扩展的稳定性分析.结果表明,当裂缝扩展阻力曲线位于应力强度因子曲线上方时,裂缝稳定发展;反之,裂缝将失稳发展.该判据可以等同于双K断裂准则,起裂韧度、失稳韧度是裂缝扩展阻力曲线上的2个关键点.     

扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究

扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。     

混凝土结构裂缝分析中断裂模型的研究现状

在大部分情况下,混凝土是带裂缝工作的,随着外加荷载的增加,裂缝不断发展,最后裂缝失稳扩展导致结构破坏.开裂破坏是混凝土结构破坏的主要形式.主要阐述了混凝土结构裂缝分析中几种常用断裂模型的研究现状及其主要特点,以便为混凝土裂缝分析中选用合适的断裂模型提供参考.     

混凝土重力坝的裂缝跟踪分析

通过对混凝土重力坝在外荷载作用下裂缝问题的分析，提出了一种估算应力的方法．该方法能加速在运用有限元法寻找坝体裂缝开展长度时的迭代过程，节省大量机时，以实现对混凝土重力坝在外荷载作用下裂缝开展的跟踪分析     

裂缝性储层中水力裂缝扩展规律的数值模拟研究

在对裂缝性储层进行水力压裂过程中,天然裂缝的存在会对水力裂缝的扩展产生十分重要的影响。通过建立水力裂缝遭遇天然裂缝的二维平面应变计算模型,采用数值模拟的计算方法,对裂缝性储层中水力裂缝的扩展规律进行研究。结果表明,在水力裂缝扩展过程中,水力裂缝的入射角、远场主应力比以及天然裂缝的胶结强度是影响水力裂缝扩展的主要因素。在低入射角,低远场主应力比的情况下,水力裂缝更易于转入天然裂缝并在缝内延伸;在高入射角,高远场主应力比的情况下,水力裂缝更易于直接穿过天然裂缝;天然裂缝胶结强度越低时,水力裂缝越容易转入天然裂缝并在天然裂缝内延伸。     

复合型裂纹扩展的形状改变比能准则

为了预测金属材料裂纹在小范围屈服时的延性断裂，以复合型裂纹为研究对象，将裂纹前缘塑性屈服区内的总形状改变比能用于建立复合型裂纹的断裂准则。该准则表明了金属材料裂纹在扩展过程中，起决定作用的是形状改变比能，而不是整个应变能。能成功地预测了复合型裂纹的启裂角度以及临界荷载，将其结果与Sih的S准则和实验数据结果进行了比较。结果表明，复合型裂纹扩展的形状改变比能准则，在预测裂纹启裂角方面优于S准则，并且预测的临界荷载偏保守。在工程上，将其应用于复合型裂纹断裂判定是安全的。     

弹性地基上重力坝坝踵界面裂缝断裂可靠度分析

本文用特解边界元法及蒙特卡罗边界法计算了弹性地基上重力坝坝踵界面裂缝的断裂可靠度,找出了断裂韧度的均值是影响坝踵界面裂缝可靠度的主要因素,同时指出:区分裂缝的类型对断裂可靠度计算来说是十分重要的。文中还定量分析了地基刚度对裂缝断裂可靠度的影响。计算结果表明:地基刚度对裂缝断裂可靠度的影响甚大,不可忽视。计算还表明:扬压力对断裂可靠性来说仍是一种极为不利的因素。     

裂纹动态扩展的边界元模拟

采用时域边界元法对动态载荷作用下材料中裂纹的快速扩展过程进行数值模拟.计算中,裂纹动态扩展方向根据最大周向应力准则确定,扩展瞬时速度基于二分法迭代确定.在每个扩展时间步,通过在运动裂尖添加新的裂纹单元来模拟裂纹扩展.算例与实验及数值结果进行对比,验证了该方法的准确性.     

Detection of subcritical crack propagation for concrete dams

Subcritical propagation of cracks is a warning sign of fracture. If such propagation is detected at an early stage, timely maintenance measures can be taken to prevent the failure of structures. To detect the subcritical propagation of a crack, the crack needs to be monitored continuously in a long term, which is not realistic under certain conditions. However, cracks in concrete dams can be monitored continuously by dam monitoring to offer possible detection for subcritical propagation. In this paper, with measured crack openings from dam monitoring, a state equation for characterizing crack development is established based on the grey system theory. The relation between the stability of the equation and the subcritical crack propagation is investigated, then a criterion is proposed for detecting subcritical propagation. An example demonstrates the validity of the criterion and its potential for practical application.     

涂层中裂纹应力强度因子的计算及裂纹扩展

在涂层工作过程中,由于喷涂材料硬度高、抗裂性能差、喷涂工件刚性大工件表面产生应力集中,涂层很容易产生裂纹.对于含初始裂纹的喷涂材料,在拉伸载荷作用下裂纹的扩展与裂尖应力强度因子有很大的关系,根据断裂力学的基本原理,提出了利用数值模拟的方法来计算裂纹尖端的应力强度因子.并讨论了裂纹前沿网格划分对应力强度因子的影响,预测了裂纹扩展时形状的变化.     

涂层中裂纹应力强度因子的计算及裂纹扩展

在涂层工作过程中，由于喷涂材料硬度高、抗裂性能差、喷涂工件刚性大工件表面产生应力集中，涂层很容易产生裂纹．对于含初始裂纹的喷涂材料，在拉伸载荷作用下裂纹的扩展与裂尖应力强度因子有很大的关系，根据断裂力学的基本原理，提出了利用数值模拟的方法来计算裂纹尖端的应力强度因子．并讨论了裂纹前沿网格划分对应力强度因子的影响，预测了裂纹扩展时形状的变化．     

Crack status analysis for concrete dams based on measured entropy

The integrity and safety of concrete dams are seriously affected by the existing cracks in dam bodies, and some serious cracks may cause dam failure or disaster. The propagation of cracks in concrete dams is accompanied by changes in energy distribution, which can be represented by changes in the structure’s system entropy. Therefore, the entropy theory can be used in analyzing the behavior of dam cracks. Due to the randomness and locality of crack propagation, it is difficult to predict the location of cracks by traditional monitoring methods. To solve this problem, the influence of spatial positions of monitoring points on inspection zones is represented by a weight index, and the weight index is determined by the distance measure method proposed in this paper. Through the weighted linear fusion method, the entropy of multiple monitoring points is obtained for analyzing the behavior of dam cracks in the selected zones. Meanwhile, the catastrophe theory is used as the variation criterion of an entropy sequence in order to predict the instability time of dam cracks. Case studies are put forward on a high arch dam, and the fusion entropy is calculated according to the monitoring data from strain gauges. Results show that the proposed method can effectively predict the occurrence time and location of dam cracks regardless of the layout of monitoring instruments, and it is a new way to analyze the occurrence and propagation of dam cracks.