分形理论在新-老混凝土粘结强度研究中的应用

介绍了对混凝土断裂面进行分形研究的重要性、分形理论及混凝土断裂面分析中几种主要的分数维测量方法.利用自行研制的分维仪对试验后的老混凝土断裂面进行测试,并应用分形几何这一理论工具对测试结果进行分析,得到了老混凝土断裂面的分数维与新-老混凝土界面粘结强度的关系.结果发现:用分数维来表征老混凝土表面的粗糙度,其预测结果精度较高;在粗糙度较高(分数维D较大)的老混凝土表面上浇注较高强度的新混凝土,获得的新-老混凝土界面粘结强度较高.     

混凝土断裂面三维重构

基于激光三角测距原理,提出了一种新的分析混凝土断裂面的测量方法。与传统断裂面分析方法相比,该测量方法能够对混凝土断裂面进行快速三维重构并具有无损、快速和准确的特点,还可以根据重构的断裂面对断裂面进行多种分析。计算了混凝土断裂面的分形维数和粗糙度指数。     

混凝土断裂面的三维重构

同济大学吴科如教授等人根据激光三角测距原理，提出了一种新的分析混凝土断裂面的测量方法，与传统断裂面分析方法相比，该测量方法能够对混凝土断裂面进行快速三维重构，并具有无损、快速和准确的特点，对断面不会造成任何破坏，还可以根据重构的断裂面对断裂面进行多种分析，计算混凝土断裂面的分形维数和粗糙度指数。研究结果表明，该法是测量和分析混凝土断裂面的一种有效方法。混凝土断裂面的三维重构     

骨料粒径变化的混凝土梁断裂面的分形研究

通过在3根集中荷载作用下不同粒径的粗骨料混凝土简支梁的试验研究,采用分形理论对裂缝的萌发、扩展及分布特征进行分析。结果表明:试验梁的断裂面的自相似性可以用分形理论较好的描述,且试验梁的宏观力学量与其断裂面的分维数具有很强的相关性,可以用其断裂面的分维数表征其损伤程度。     

混凝土材料断裂表面的多重分形特征研究

采用投影覆盖法结合激光三角测试技术，直接测定了混凝土断裂表面分维值。根据多重分形理论，分析了断裂表面的多重分形性质与材料组成的关系，同时给出了混凝土断裂表面多重分形的特点。结果表明，不同材料组成的混凝土断面分形谱形态基本,相同它们的分维值域随水胶比，集料粒径和集料品种的变化而变化。     

重力型断裂面滑移的分形界面效应与动力学问题研究

提出断裂面上下盘靠重力作用而发生滑移－重力型断裂面滑移的分形界面效应与动力学行为。研究了实地地质断裂面的分形性质;构造了具有自仿射分形性质的重力型断裂面滑移模型;利用物理模拟和数值模拟方法研究了重力型断裂面滑移的分形界面效应,建立了断裂面上下盘滑距与断裂面分形维数的经验数量关系;研究了地质断裂面滑移的动力学行为,获得了断裂面滑移失稳的刚度准则。最后指出了该专题的研究方向。     

偏高岭土高性能混凝土断裂面的分形特征

通过5种偏高岭土掺量下混凝土弯折试验获得了样品的断裂面,利用激光扫描仪得到了断裂面的三维数据并重构了断裂面的三维数字图像,借助三维数字图像分形维数软件计算了断裂面的表面分形维数,分析了弯折强度随分形维数的变化关系。研究表明,偏高岭土在提高混凝土的力学性能的同时,有效提高了混凝土水化程度,使断裂面形貌规则程度不断提高,分形维数整体呈现降低趋势,偏高岭土的弯折强度和断裂面的分形维数存在负相关性,弯折强度随分形维数的增大而减小。     

混凝土材料声发射过程分形特征及其在断裂分析中的应用

为了寻求混凝土材料声发射过程与断裂演化之间的关系,从实验入手,首先给出了声发射过程关联分维函数的概念,并通过实验,证明了声发射过程分形特征的存在。然后,通过混凝土试块的三点弯曲实验,分析了材料断裂过程中声发射关联数的变化规律。进而确定了混凝土试块在临界断裂时的分形特征识别模式。研究结果表明,混凝土材料的声发射过程不仅具有明显的分形特征,而且在临界状态下,知声发射分形特征参数都表现出一定的异常“模式”,这种识别模式可以作为材料出现临界断裂的识别特征。     

基于分形几何理论的混凝土箱梁桥裂缝研究

对分形几何理论进行了介绍,提出了混凝土箱梁裂缝分形解析的条件,引入分形几何理论描述了混凝土箱梁桥的裂缝,用箱梁裂缝的分维数来表示箱梁的开裂程度,以促进混凝土箱梁桥箱梁裂缝的研究。     

混凝土孔结构分形特征的研究现状与进展

混凝土孔结构是一种分形介质,其孔形、面积、体积等均具有明显的分形特征,随着对分形理论和混凝土孔结构研究的深入,混凝土孔结构分形特征的研究取得了长足的进展.为探讨混凝土孔结构分形特征研究的发展方向,对现有研究成果进行了归纳总结,介绍了目前已建立的混凝土孔结构分维模型,并对现有相关文献中的重要结论进行了相应的评述,最后提出了混凝土孔结构分形特征研究领域中有待解决的问题.     

钢筋混凝土结构损伤检测的分形特征因子

有效损伤特征因子的提取是结构损伤检测技术的关键和理论研究方向。将分形引入钢筋混凝土结构表面裂缝分布分析,概括归纳了分形适用于损伤检测的两类荷载空间:集布荷载空间和匀布荷载空间。根据试验资料分析,证明损伤的钢筋混凝土结构的表面裂缝分布具有分形特性,且在集布荷载空间内表现为简单分形,在匀布荷载空间内表现为多重分形。揭示表面裂缝的分形维特征量与结构物性参数之间存在明显的线性相关关系,表明分形维特征量可以作为衡量结构损伤程度的分形特征因子。该因子拓展了分形理论在钢筋混凝土材料领域的应用范围,并从一个新的角度丰富了该领域现有的损伤检测理论和方法。     

泥岩压剪破坏裂隙演化规律及其分形特征

 运用非线性分形理论,通过对自然含水状态泥试样品的变角剪切压模试验,研究泥岩压剪破坏裂隙演化规律和破裂块体分布的分形特征。研究结果表明：(1) 使用变角剪切压模试验数据绘制莫尔强度包络线可获得满意的岩石材料黏聚力和内摩擦角参数;(2) 压剪破坏的载荷–加载点位移曲线形状类似于岩石的全程应力–应变曲线,分为压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段等4个阶段,可真实反映压剪耦合作用下岩块的变形破裂过程;(3) 压剪破坏是能量耗散的非线性动力学过程,破裂块体分布具有明显的自相似性,可用分形维数值表征破裂块体的块度分布特征;(4) 受破裂类型由张性破裂为主转变为剪切破裂为主的影响,随剪切角的增大,破裂块体分布的分形维数值呈对数关系递减。     

混凝土早期随机塑性开裂特征及分形评价

针对混凝土早期裂缝日益严重的现象,研究不同水灰比混凝土早期开裂的规律及分形特征,为优化混凝土配合比减少早期裂缝提供理论依据。采用平板约束法对不同水灰比的混凝土的早期开裂进行测试;并应用分形理论测量并计算不同水灰比混凝土裂缝的分形维数。水灰比从0.44减小到0.28,6h裂缝总长增加2.1倍,最大裂缝宽度增加了5.9倍,分形维数从0.95增加到1.14。研究表明,水灰比的减小加剧了混凝土的塑性开裂;应用分形理论定量描述混凝土早期裂缝的分布规律是十分有效的,为评价早期开裂提供了有力的工具。     

水泥路面开裂破坏的非线性机制

根据混凝土材料组成的微观颗粒结构 ,利用分形几何学的基本原理对水泥混凝土路面裂缝分布进行描述 ,对混凝土回弹模量、配合比和分维数对水泥混凝土路面性能的影响 ,进行了研究和分析 ,然后建立水泥混凝土路面裂缝形成机制的键渗流模型 ,应用重正化群理论计算渗流阀值 ,确定混凝土路面的破坏条件。对分形、渗流阀值和水泥混凝土路面性能及其破坏条件之间的关系进行了综合分析     

岩石断裂表面分形测量的尺度效应

分形几何用于定量描述复杂的自然现象和不规则物体已有许多成功的范例,如岩石断裂表面粗糙度的测量。然而,岩石断裂表面粗糙度一般不具有自相似分形性质。因此,表面分表测量结果受尺度的影响。通过对不同试件长度、测量尺规和测量食品分辨率的实际测量结果,分析了岩石断裂表面分形测量中的尺度效应,提出了可靠的分形测量的途径。     

单轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂的分形特征

基于分形理论,研究了单轴压缩状态下三峡坝基岩石破裂的分形结构,结果表明,在单轴受压时,岩石破裂系和主破裂均表现出很好的分形性质,分维随着压力增加而上升。分维和为描述岩石破裂过程的参数,同岩石抗压强度和风化程度有很好的相关性,表征了岩石裂隙的形成演化特征。