高强混凝土在压剪应力状态下的强度破坏准则

依据试验结果，对Ｏｔｔｏｓｅｎ模型参数作适合于高强混凝土的修正，把Ｏｔｔｏｓｅｎ理论延伸到处于压剪应力状态的高强混凝土，并验证了它们的适用性。     

复杂应力状态下混凝土强度理论研究

混凝土的强度理论是土木、采矿和水利等众多混凝土工程中的安全性和稳定性设计的重要基础理论。对它进行研究具有重要的意义．为此，在双τ^2屈服准则的基础上，建立了两参数双τ^2强度理论，给出了材料的极限强度比，从而说明了不同的材料对应着不同的强度理论．其次，利用两参数双τ^2强度理论分析了混凝土的脆性破坏，并同某些混凝土的实验数据进行了对比，最后，讨论了中间主应力效应，结果表明，运用两参数双τ^2强度理论分析混凝土强度的结果是令人满意的．     

单参数混凝土强度准则模型的研究

通过对混凝土破坏面特征的描述,根据国内外试验结果,分析和讨论了单参数最大拉应力和最大剪应力强度准则模型的内在关系。     

一种新的混凝土二维强度准则

混凝土破坏起因于两种不同裂缝形态,即张开型裂缝和滑移型裂缝,二维应力状态下混凝土的破坏可分为拉伸破坏和剪切破坏,由此发展了一类混凝土二维强度准则模型,其参数可通过混凝土二维受压时的最大强度和相对应的应力比及受压强度影响系数确定;同时,该模型能反映混凝土破坏特征,可分别与已有强度准则和试验结果具有相近的结果,并便于工程应用.     

一种改进的真三轴Hoek-Brown强度准则

Hoek-Brown强度准则已经被广泛应用于岩石与岩体力学分析、岩石边坡稳定性分析、岩石隧道设计等领域中,但常规Hoek-Brown强度准则未考虑中间主应力对岩石强度的影响,应用上不能反映岩石的真三轴力学性能。在本研究中,通过分析岩石的真三轴试验结果,明确了岩石中间主应力对岩石强度的影响规律,引入中间主应力系数β,将一种二维Hoek-Brown强度准则改进为真三轴Hoek-Brown强度准则,采用非线性拟合方法确定了模型中的参数,通过对比8种岩石类型的真三轴实验数据,对改进后强度准则的精确性和普适性进行验证,结果表明,改进的真三轴强度准则的最佳参数m取值都能落在Hoek和Brown建议的取值区间,能够继承Hoek-Brown强度准则的优点,改进后的强度准则对8种岩石类型的均方根差（RMSE）值都低于另外三种准则,能够准确预测岩石强度,适用于大多数岩石类型,较好地体现了中间主应力对岩石强度的影响。     

求解应力强度因子的单元初始应力法

提出一种计算应力强度因子的单元初始应力法,该法采用退化的1/4节点奇异单元,通过近裂尖最佳应力点应力进行求解,进而求得应力强度因子.采用单元初始应力法对有限尺寸中心穿透裂纹板受远场均布拉力作用下的应力强度因子计算,数值分析得到的解与精确解相比,平面应变模型的相对误差为3.12%,三维模型的相对误差为3.26%.由该法计算的半椭圆表面裂纹板受远场均布拉力作用下的应力强度因子的数值解与手册解相比,最大相对误差为2.28%.单元初始应力法与位移法相比,具有精度高、简捷、高效的特点,可以较为方便且精确地计算三维裂纹尖端的应力强度因子,值得推广.     

基于不同强度准则的井壁极限承载力研究

通过理论分析获得了各种强度准则下井壁内缘混凝土强度提高系数和井壁极限承载力计算公式．结果表明：和Von—Mises强度准则相比采用Hsieh—Ting—Chen,Kupfer、过镇海一王传志（G—w）准则进行计算,井壁极限承载力分别提高了4．4％,10．1％,21．5％．采用传统的VonMi—ses强度准则进行井壁设计计算,其结果偏于安全．建议充分利用混凝土多轴强度,采用能反映混凝土实际破坏包络面的强度准则进行井壁设计计算．     

三轴受压状态下再生混凝土强度与变形性能试验研究

为了研究三轴受力状态下再生混凝土强度随再生粗骨料取代率的变化规律,通过RMT-150C对三种强度等级(C20、C30、C40)五种再生粗骨料取代率(0、30%、50%、70%、100%)的混凝土φ50 mm×100 mm圆柱体进行三轴抗压强度压缩试验,分析了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土三轴强度、峰值应变以及应力-应变全曲线的影响.试验结果表明:再生混凝土试件与普通混凝土试件的破坏形态相似,但再生粗骨料与普通粗骨料最后的破坏形态差异较大;C20混凝土随再生粗骨料取代率的增大,其峰值应力先增大后减小,且取代率为50%时再生混凝土峰值应力最大,约高于普通混凝土的10%;C30混凝土的平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加,其变化规律不明显,但再生混凝土的平均峰值应力均低于普通混凝土的;C40混凝土平均峰值应力随再生粗骨料取代率的增加而降低,当取代率为100%时,再生混凝土平均峰值应力约低于普通混凝土的15%.在三轴应力状态下,再生混凝土受压应力-应变全曲线的形状与普通混凝土的相似.     

Experimental investigation on strength and deformation of plain high-strength concrete under multiaxial stress state

To investigate the strength and deformation behavior of plain high-strength concrete (HSC) under multiaxial stress states,a large static-dynamic true triaxial machine was employed,and multiaxial tests were performed on 100 mm×100 mm×100 mm cubes concrete specimens.Friction-reducing pads were three-layer plastic membranes with glycerine in-between for the compressive loading plane.The tensile loading plane of concrete samples was processed by attrition machine,and then the samples were glued up with the loading plate with structural glue.Failure modes of specimens were described.The principal static compressive strengths,strains at the peak stress and stress-strain curves were measured,and the influence of stress ratios on them was analyzed as well.Experimental results show that the ratio of the compressive strength σ3f over the uniaxial compressive strength fc depends on brittleness-stiffness of concrete besides stress state and stress ratios.The formula of Kupfer-Gerstle’s and Ottosen’s failure criterion for plain HSC under biaxial compression and multiaxial stress state is proposed respectively.     

平面应变条件下基于Lade-Duncan强度准则中主应力条件的土压力及其适用性

针对实际工程中大量存在的挡土墙、基坑开挖等平面应变问题,考虑中主应力对强度的影响,将平面应变条件下Lade-Duncan强度准则的中主应力关系代入SMP、Lade-Duncan、AC-SMP和广义Mises强度准则中得到新的平面应变强度准则。据此建立基于各强度准则的主、被动土压力计算公式,进而推广至黏性土,并将主、被动土压力理论计算值与实测值进行对比分析。结果表明,Mohr-Coulomb强度准则因其未考虑中主应力的影响,致使计算结果相比实测情况偏保守;SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则考虑到中主应力对土压力大小的影响,计算结果相比Mohr-Coulomb强度准则更接近实测情况;AC-SMP强度准则、广义Mises强度准则在一定内摩擦角范围内可以描述挡土墙的土压力大小,但超出适用范围时,二者均不再适用于描述挡土墙的土压力大小;广义Mises强度准则在适用范围内的计算结果相比SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则更接近实测数据。     

FRP约束混凝土快速荷载下的强度计算

通过42个不同包裹条件下的FRP约束混凝土圆柱体试件静载和在不同应变速率下的试验，研究FRP约束混凝土快速荷载下的强度．结果表明，FRP约束混凝土在快速荷载下的强度随着应变速率的增加而提高，与对数应变速率呈线性关系，其斜率α与约束比ξ有关，α 随ξ的增加而增大．拟合了FRP约束混凝土快速荷载下的强度计算公式，计算结果与试验值吻合较好，为FRP约束混凝土合理应用于混凝土结构抗震加固提供了参考依据．     

一种考虑主应力空间的岩石非线性真三轴强度准则

为评估岩石的真三轴强度特性,首先根据常规三轴试验岩石强度的变化规律,提出基于偏应力极值的非线性强度准则,并与12种岩石试验强度和4种典型岩石强度准则进行对比,发现该强度准则的预测值与试验强度非常接近,相关性系数R~2均在0.98以上,平均相对误差(MAPE,E_(MAP))均小于4%(除7号岩石为6.83%);该强度准则、指数准则、H-B准则、MM-C准则和D-P准则对所有12种岩石预测E_(MAP)的平均值分别为2.32%、2.43%、5.28%、7.39%和13.74%,说明该强度准则能够很好地预测不同类型岩石的强度,其预测精度略优于指数准则(岩石力学界认为预测精度较高的强度准则),远好于其他3种强度准则。在上述所建常规三轴强度准则的基础上,通过引入中主应力参数和罗德应力参数,构建考虑中主应力效应的真三轴强度准则,并与8种岩石的真三轴试验强度进行对比,该强度准则很好地反映了大主应力随中主应力的增加呈先增大后减小的变化规律,所得R~2均在0.9以上,其中5种岩石的R~2大于0.96;除了13和14号岩石(E_(MAP)分别为7.79%和4.84%),其余6种岩石的平均相对误差E_(MAP)均小于4%,说明该强度准则能够较好地预测岩石的真三轴试验强度,很好地反映了中主应力效应,具有良好的普遍适用性。子午面和偏平面的应力空间特征也说明该强度准则很好地反映了岩石的静水压力效应和中主应力对大主应力的影响规律。     

混凝土在双向应力作用下新的破坏准则和弹塑性本构关系

讨论了混凝土在双向应力作用下的破坏准则和弹塑性本构关系。根据混凝土的破坏特性，提出一个包含二个物理参数的破坏准则。在此基础上，通过构造塑性位势导出了混凝土在双向应力作用下弹塑性本构关系。最后，该破坏准则和本构关系与混凝土实验进行了比较，从而证实了它们的有效性。     

应力三轴度和Lode角的舰用钢动态失效准则

准确获得舰用钢的失效特性是开展爆炸冲击等载荷作用下舰船毁伤评估的重要前提,应力三轴度和Lode参数是衡量材料应力状态的重要参量.为综合考虑应力状态、应变率和温度对舰用钢失效特性的影响,将考虑应力状态的MMC准则与考虑应变率、温度效应的J-C断裂准则相结合,提出了基于应力三轴度和Lode角的典型舰用金属动态失效准则,基于ABAQUS平台开发了VUMAT材料子程序,给出了动态失效准则的一般流程和实现方法.最后,通过开展一级轻气炮发射弹体侵彻2 mm厚舰用低碳钢穿甲试验,获得弹体侵彻钢板前后的速度变化,结合弹体侵彻钢板后剩余速度的比较对失效准则的有效性进行了验证.结果表明,考虑应力三轴度和Lode角的动态损伤失效准则能有效预测舰用金属材料的动态损伤失效,新模型较常用的J-C断裂准则在预测弹体剩余速度方面具有更高准确性.新准则可用于预测爆炸、冲击和侵彻等载荷作用下舰船结构爆炸破口尺寸、破坏模式、弹体剩余速度等.     

GFRP管增强混凝土结构的轴压强度临界值

为完善和发展FRP管增强混凝土结构的设计与计算理论，在确定组合结构轴心受压时所经历的3个典型工作阶段后，运用经典层合板理论和组分材料相互约束条件，归纳出弹塑性阶段终点时约束管和核心混凝土的轴向应力预测方程．在壳体与核心柱体界面无黏接力的情况下，用合成法得到GFRP管增强混凝土柱轴心受压状态下的强度临界值，从而可以预测任意组合下该种结构的工作强度．分析了各性能参数对GFRP管混凝土结构轴心受压强度设计指标的影响，结果表明，纤维缠绕角与组合结构的强度临界值之间呈非线性变化状态，且在不同的缠绕角范围内，强度临界值呈现出不同的变化趋势．而含量比与强度临界值之间存在近似线性关系，且成正比．     

混凝土单轴动态抗拉特性的试验研究

在应用过程中,混凝土结构肯定要受到动态荷载的作用,而混凝土材料的动态力学特性与静态情况下有非常大的区别.为了考察动态荷载作用下混凝土的抗拉特性,本文应用MTS试验机,对C40混凝土在应变速率为10-5/s～10-2/s范围内进行单轴动态拉伸试验,系统研究了不同应变速率下混凝土的抗拉强度、弹性模量、峰值应变等抗拉力学特性,并分析了应变速率对混凝土抗拉强度、弹性模量等的影响规律.试验结果表明:混凝土抗拉强度、弹性模量会随应变速率的增加而增加,泊松比离散性比较大,规律不明显,动态受拉应力应变曲线与静态相似.这些成果可以为混凝土的结构设计提供技术参数.     

应力状态和应变率对Q690钢延性断裂行为的影响

研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力应变关系和延性断裂特征.加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态.用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数.结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素.与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性...