基于有效裂纹扩展量的不同形式诱导缝等效强度模型对比研究

用失稳断裂韧度对混凝土裂纹亚临界扩展量进行了分析.得到了反映实际规律且具有实际物理意义的有效裂纹扩展量公式,将该公式运用到单向间隔和双向间隔两种不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了变化后的单向间隔和双向间隔诱导缝的等效强度公式.通过两种诱导缝的等效强度随诱导缝中心间距的变化曲线比较了两种诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝...     

考虑长轴方向相邻裂纹影响的双向间隔诱导缝等效强度模型

基于应力强度因子手册中数值计算结果对长轴方向相邻裂纹影响进行了研究,得到了长轴方向相邻裂纹影响系数公式,将该公式运用到诱导缝等效强度模型中,得到分别基于有效裂纹扩展量和尺寸效应公式且考虑长轴方向相邻裂纹影响的诱导缝等效强度计算公式。算例表明基于有效裂纹扩展量的等效强度模型中抛物线模型计算结果最为合理。     

考虑长轴方向相邻裂纹影响的双向间隔诱导缝强度模型

基于应力强度因子手册中数值计算结果对长轴方向相邻裂纹影响进行了研究,得到了长轴方向相邻裂纹影响系数公式,将该公式运用到诱导缝等效强度模型中,得到分别基于有效裂纹扩展量和尺寸效应公式且考虑长轴方向相邻裂纹影响的诱导缝等效强度计算公式.算例表明基于有效裂纹扩展量的等效强度模型中抛物线模型计算结果最为合理.     

基于尺寸效应的混凝土等效裂纹断裂模型

根据混凝土材料断裂过程区存在尺寸效应这一特点，对混凝土等效裂纹断裂模型做了一定的研究，得到了与试件尺寸相关的等效裂纹断裂模型。使之更符合断裂过程区存在尺寸效应的特点。用该模型对已有试验资料进行分析。得出此模型在采用单直线软化模型时较为准确，采用双直线模型则相差较远的结论。     

预设穿透型诱导缝的碾压混凝土等效强度及其断裂韧度尺寸效应研究

为了研究拱坝诱导缝强度和断裂特性,在两种尺寸的碾压混凝土长方体试件内埋设了不同削弱度的一片、两片穿透型诱导缝板。对其进行的轴拉试验表明,诱导缝等效强度存在明显的尺寸效应：对于相同削弱度,试件尺寸增加,等效强度降低,对本试验试件其最大降低值为0．278MPa。含诱导缝的结构断裂韧度随着削弱度的减小而增加：削弱度由0．342变为0．208时,小型和中型试件的断裂韧度分别从0．488MN／m^3/2、0．506MN／m^3／2增加到0．519MN／m^3／2、0．581MN／m^3／2。最后,在相同尺寸和削弱度下,诱导缝布置由一片改为两片及增大两片缝的闻距,都对降低等效强度有很大的作用：如对于削弱度为0．342,诱导缝布置由一片改为两片时等效强度最大降低了36．5％。对于小型试件,当缝距b／a从2．69降低到1.92时,等效强度降低了26．5％。对于大型试件,当缝距b／a从3．46降低到1．92时,等效强度降低了24．1％。这一试验结果表明实际大坝中合理布置诱导缝比单纯增加削弱度对降低诱导缝等效强度更有效。     

水泥砂浆断裂韧度与强度的边界效应和尺寸效应

通过不同尺寸水泥砂浆试件的三点弯曲试验及强度试验,研究了水泥砂浆断裂韧度与强度等材料参数的边界效应和尺寸效应.结果表明:对于强度参数,随着试块尺寸的增加,强度指标逐渐降低;对于断裂参数,若不考虑虚拟裂缝扩展,试件高度H需达到0.47m才能满足线弹性断裂力学条件;若考虑峰值荷载时的虚拟裂缝扩展,则试件高度H为0.50m时,才接近但仍不能完全满足线弹性断裂力学条件.为了区别于现有尺寸效应模型关注的"绝对尺寸",提出了"相对尺寸"的概念,用来研究确定材料参数的尺寸效应.重点考虑砂浆颗粒尺寸对材料准脆性断裂的影响,给出了满足线弹性断裂力学条件、无尺寸效应的水泥砂浆断裂韧度及弯曲抗拉强度的确定方法.     

碾压混凝土诱导缝等效强度试验的有限元分析

通过对试验中不同类型的轴拉试件进行数值模拟,对试验所得数据与模拟结果进行对比分析,证明了模型建立和参数选择的合理性.根据诱导缝周围应变发展情况,结合应力分布云图,判断诱导缝在荷载作用下的破坏过程,提出了切实有效诱导缝布置方式.     

碾压混凝土拱坝诱导缝开裂的等效应力准则研究

通过多组不同削弱度的深埋椭圆裂缝、深埋矩形裂缝、穿透裂缝三种形式的碾压混凝土试件单轴拉伸试验结果,建立深埋矩形裂缝碾压混凝土试件的应力强度因子的近似解析表达式,考虑尺寸效应得到碾压混凝土材料的断裂韧度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为修正穿透裂缝模型和修正深埋椭圆裂缝模型,假定为I型开裂,考虑相邻裂缝的影响,采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法建立裂缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效断裂韧度的解析表达式,应用双K断裂准则,建立碾压混凝土拱坝诱导缝开裂的等效应力准则。并将此结果应用到三维非线性应力场仿真计算中,对沙牌碾压混凝土拱坝进行非线性开裂计算分析。     

碾压混凝土穿透型和边缘型诱导缝等效强度的试验研究

为了研究拱坝诱导缝强度特性,在两种尺寸的碾压混凝土长方体试件内埋设了相同削弱度的一片、两片穿透型诱导缝板和边缘型诱导板。对其进行的轴拉试验表明,在削弱度不变的情况下,诱导缝布置由一片改为两片对削弱断面的强度起到了很大的作用,如对于削弱度为0．342的试件,等效强度最大降低了36．5％。在相同尺寸和削弱度下,增大两片缝的间距,对降低等效强度也有很大的作用：当缝距b／a从2．69降低到1．92时,等效强度最大降低了26．5％。并给出了大型试件两块诱导片间距对等效强度的影响公式。这一实验结果表明实际大坝中合理布置诱导缝比单纯增加削弱度对降低诱导缝等效强度更有效。最后结合实际拱坝研究了边缘型诱导缝对断面强度的削弱作用,指出其等效强度随削弱度的变化是一凹曲线。     

基于不同意义断裂韧度的混凝土有效裂缝扩展量计算模型

针对混凝土有效裂缝扩展量存在尺寸效应的问题,结合名义断裂韧度和失稳断裂韧度尺寸效应公式对混凝土有效裂缝扩展量计算模型做了研究,得到了反映尺寸效应规律的有效裂缝扩展量的计算模型。通过对已有常态混凝土和课题组所做的碾压混凝土试验资料的分析,得到了两个模型对于混凝土的有效裂缝扩展量计算值。与试验结果进行对比分析,结果表明对于常态混凝土,含名义断裂韧度的模型适用于单直线软化模型,含失稳断裂韧度的模型较较适用于抛物线模型;而对于碾压混凝土,尺寸增大时接近单直线模型,且用名义断裂韧度模型计算更为接近。     

基于VC++与ANSYS的混凝土裂缝扩展仿真系统的研究

以Visual C++为平台,建立参数输入界面,通过APDL宏文件的传递实现参数化建模。采用虚拟裂缝模型,结合混凝土I型裂缝扩展准则,编写出I型裂缝扩展计算的APDL命令流主程序。创建VC++与ANSYS的接口,实现VC++自动调用ANSYS并读取APDL命令流,在后台进行有限元计算与分析,并可直接在VC++中显示和查看ANSYS计算结果。由此建立起一个集参数化建模、数值计算与计算结果可视化为一体的混凝土裂缝扩展仿真系统。利用本系统对实例进行分析,将计算结果与试验结果进行比较,吻合良好。     

基于三维裂隙网络的RQD尺寸效应与空间效应的研究

 岩石质量指标(RQD)是岩土工程与地质工程中的重要概念,在岩体性质分析中起到了重要作用,但RQD存在着明显的尺寸效应与空间效应,这在以后岩体工程设计计算中并没有引起充分的重视。为研究RQD的空间效应,采用三维裂隙网络模拟方法模拟现场真实岩体,并在模型中设立大量测线获取岩体中不同位置的RQD值。结果表明,岩体中不同位置的RQD值并不相同,存在明显的空间效应。为获取可整体代表岩体好坏程度的RQD值,需在大量RQD样本的基础上进行分析。另外,为更好地体现岩体的非均质性,研究不同阈值下的RQD范围,最终确定可充分反映待分析岩体的最佳阈值,为4 m。尺寸效应是RQD参数的重要性质,通过改变测线长度的方法探讨RQD在不同尺度下的变化情况。总结、提出RQD的计算模型与公式,即：A-A模型、T-T模型、A-A-S模型、Priest-Hudson公式与Senz-Kazi公式。分别研究与对比不同模型下RQD的尺寸效应,结果表明,采用A-A-S模型可充分减少尺寸效应带来的RQD的计算误差;当阈值较大时,Priest-Hudson公式与Senz-Kazi公式存在一定的误差,基于三维裂隙网络模拟的方法进行RQD的计算将会更为准确。     

ANALYSIS OF SIZE EFFECT，SHEAR DEFORMATION AND DILATION IN DIRECT SHEAR TEST BASED ON GRADIENT- DEPENDENT PLASTICITY

1 INTRODUCTION The direct shear test is a widely used soil or rock test that provides essential design data in stability analysis of slope,foundation and rockburst and so on. The test is inevitably subject to criticisms because of the non-uniformity of stress and strains,which may facilitate the occurrence of progressive failure along the potential shear plane[1]. However,the test is the standard method for the measurement of plane strain strength parameters. To obtain a full understan…     

用平台巴西圆盘试样确定脆性岩石的弹性模量、拉伸强度和断裂韧度——第二部分：试验结果

根据前文理论分析的结果，对平台巴西圆盘大理岩试样进行了平台压缩试验。试验结果表明，可以从一次有效的载荷．位移记录中同时确定脆性岩石的弹性模量E、拉伸强度σt和断裂韧度Kk。判断有效试验的标志是：(1)裂纹是从试样的中心部位引发的，并基本上沿着直径的方向扩展到临界点；(2)能够在试验中记录到最大载荷以后的破坏过程，即在达到最大载荷后，载荷先下降后又上升的过程，但载荷的上升不超过前面的最大载荷。基于内聚裂纹模型讨论了Kk的尺寸效应，利用Bazant的尺度律推出考虑断裂过程区影响修正后的断裂韧度Kk^m。