岩石,混凝土类材料断裂损伤过程区的细观力学研究

提出了一种描述岩石、混凝土类材料断裂损伤过程区的细观力学模型，用于分析材料的非线性断裂的微观模型。模型考虑了岩石，混凝土材料内部随机分布的骨料，胶结质，微裂隙和了孔洞等不均质因素，在数值分析中，采用网格模型模拟计算裂缝尖端微裂缝损伤过程区的扩展过程，研究表明，损伤过程区是由于材料内部细观结构的不均质性而产生的，其形状是分形规律树枝状的微裂纹网络，各裂纹间互相影响抑制，从而对宏观裂缝的扩展起劣化和屏     

岩石与混凝土界面裂缝断裂准则及断裂能的试验研究

对梁型试件进行试验研究得到了岩石与混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型界面裂缝的临界断裂曲线方程；并对三点弯曲梁测出荷载－位移全曲线，计算出断裂能CF。     

节理岩体断裂损伤耦合的流变模型及其应用

本文基于损伤力学中等效应变概念,采用粘弹性理论和有限元法,对三峡船闸高边坡在施工开挖过程中的节理裂隙损伤耦合效应及其时效特征进行了分析,结果表明本文所建模型具有较好的合理性。     

一种岩石损伤流变模型及数值分析

根据石膏角砾岩的蠕变特性,建立石膏角砾岩的损伤流变模型;推导有限元计算中黏弹塑性损伤流变模型黏性应变的计算公式,结合初应变法的基本原理,分析模型的有限元求解过程;用MATLAB编制了损伤流变模型的平面应变有限元计算程序。利用编制的程序对石膏角砾岩蠕变试验进行有限元分析,有限元计算结果与蠕变试验结果吻合得较好,表明采用统计损伤理论研究岩石的非线性流变是可行、有效的。     

旱区寒区水工混凝土材料耐久性及其损伤断裂性能研究进展

我国旱区寒区水工混凝土因其特殊的服役环境而易遭受外界环境的威胁,主要有早期开裂及多因素耦合条件下的冻融循环破坏。外部环境的作用会造成水工混凝土从外至里的破坏,导致结构及材料安全性的降低。探究该区域水工混凝土材料的破坏机理及断裂性能的劣化规律,提出一套切实可行的结构安全评估及修复方法,具有重要的工程意义。分析了混凝土材料在不同服役阶段及服役环境下的侵蚀破坏机理,综述了近年来国内外旱区寒区混凝土材料性能、断裂性能的研究进展,并对现阶段研究成果进行了总结,最后给出了该领域的研究方向和未来的发展趋势。     

岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度

用三点弯曲试件测试了岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度，试验结果表明：岩石与混凝土界面裂缝的断裂及断裂韧工均小于混凝土的相应值。     

水工混凝土结构损伤断裂研究

混凝土结构的断裂破坏是混凝土中裂缝累积损伤的结果。由于混凝土材料性能和作用荷载等因素的随机性，混凝土结构裂缝的扩展过程也表现出随机特征。本文应用马尔柯夫随机过程模型实现了对这一过程的概率分析，并给出了状态转移概率矩阵的确定方法，文末结合简单算例说明了该方法的具体应用。     

岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度

用三点弯曲试件测试了岩石与混凝土界面裂缝的断裂能及断裂韧度，试验结果表明：岩石与混凝土界面裂缝的断裂及断裂韧度均小于混凝土的相应值。     

混凝土材料的细观损伤机理

文章简单介绍了混凝土材料的细观结构层次、性质及其初始细观裂纹产生原因。在对混凝土的损伤机理进行分析的同时,简单介绍了混凝土细观力学的方法及研究进展。最后对混凝土试件在简单受力情况下的变形与损伤的规律进行了描述。     

硬脆性岩石卸荷流变特性及本构模型研究

依托某在建大型水电站,采用保持轴向应力不变、分级卸围压方式,对硬脆性花岗岩进行蠕变试验,分析了硬脆性岩石的卸荷蠕变变形特性及宏观和微细观破裂形式。结果表明,硬脆性岩石的卸荷流变过程可分为减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个阶段,并且存在卸荷流变门槛值。岩样屈服前后,轴向应变和侧向应变关系分别符合线性函数关系和对数函数关系。低围压下岩石主要发生沿轴向的张拉性劈裂破坏,高围压下则发生沿斜截面的剪切破坏。基于对蠕变损伤演化的分析,建立了硬脆性岩石非线性粘弹塑性损伤流变模型,以便描述硬脆性岩石不同阶段的蠕变特性。     

基岩爆破损伤的数值模拟及其工程应用

本文以三峡工程基岩开挖爆破为背景，通过定义损伤变量，导出其损伤发展方程，建立了模拟基岩爆破损伤范围的本构模型，并将其嵌入ＳＨＡＬＥ程序的框架之中，实现了基岩开挖爆破损伤范围的数值模拟．     

岩石类材料应变梯度损伤模型研究及应用

本文提出基于应变梯度的损伤模型,并用于材料局部化损伤模拟预测中。在有限元数值计算中对平面问题,使用平面高阶连续高精度单元和有限差分方法耦合,在保证精度情况下可提高计算效率,还避免对传统有限元程序作较大的改动;对三维情况,本文构造了四面体高阶连续单元。算例表明该模型对于避免有限元数值方法局部化预测模拟的单元网格依赖性有非常好的效果,其预测出的局部化损伤与实际破坏情况非常相近。     

基于声发射特性下的含骨料混凝土裂隙演化特性及其统计损伤本构研究

为探讨含骨料混凝土的损伤裂隙演化特性,基于统计损伤理论的数值模拟手段,建立了含骨料混凝土有限元模型,得到了不同工况下的裂隙扩展过程、声发射规律和峰值强度变化,同时基于声发射数值结果定义了损伤度的概念。结果表明：不同工况下的裂隙演化呈现“X”型扩展,由“翼形裂纹”与“反翼形裂纹”共同组成;“翼裂纹”萌生及扩展主要破坏模式为拉伸破坏,“反翼裂纹”的萌生是由于剪切破坏而产生,随后扩展模式为拉剪复合破坏;预制裂纹的倾角越大,骨料含量百分比越大,则试样的峰值强度也越大,但是前者对混凝土抗压强度的增幅要小于后者;定义了损伤度的概念,加载过程中混凝土的损伤变化经历4个阶段：线弹性变形阶段、裂纹萌生阶段、裂纹加速扩展阶段和损伤平稳发展阶段。骨料含量百分比越大,预制裂隙倾角越小,则最大损伤度越大,不同工况下的损伤度变化范围为0.85~0.94;骨料的破坏模式共分为4种,即偏转绕行、止裂、裂纹被骨料吸附和裂纹穿过骨料。本文数值模拟中偏转绕行是主要破坏模式。     

地震荷载作用下大坝系统的非线性动力损伤分析

本文在连续损伤力学理论基础上,把非线性动力损伤的概念引入岩石类介质的本构模型,分别提出岩石类材料的脆性动力损伤和粘弹塑性动力损伤破坏模型。同时,将损伤、渗流及孔隙率演化等相互耦合的有效应力概念引入Mohr-Coulomb破坏准则,用于分析在渗流压力、损伤发展、孔隙率演化和动应力共同作用下堤坝及岩基系统的非线性地震动力损伤,建立了相应的二维有限元动力损伤数值分析模型,并应用于地震荷载作用下的龙滩混凝土重力坝及其岩基的破坏过程分析,分析结果可作为大坝的安全性评估的依据。     

岩石边坡稳定性的随机损伤力学分析

本文通过岩石样品裂纹产状的统计观测信息,用Monte—Carlo方法模拟岩石的随机损伤状态,发现岩石的损伤变量满足β概率分布。因此,可根据检测损伤岩石有效弹性模量的统计值来估计随机损伤变量的均值和标准差。岩石的Mohr-Coulomb有效抗剪强度参数用岩石损伤状态的函数表达,据此,给出一种用有效应力、孔隙水压力和损伤状态变量表示的岩石损伤破坏准则,并将该准则应用于岩石边坡失稳的概率分析。     

基于混凝土损伤力学模型的某水电站厂房带裂缝楼板钢筋混凝土结构计算

某水电站因机组运行条件变化引起机组剧烈振动,使机组段楼板出现了明显裂缝。基于混凝土损伤力学模型,对楼板裂缝进行了可行而有效的模拟。通过钢筋混凝土结构非线性计算和对比分析,对带裂缝楼板进行各种工况下的结构计算及安全性评价,并结合对比分析结果给出后续结构裂缝处理的指导性意见。     

混凝土的断裂损伤模型

本文从混凝土观结构出发，重点研究骨料界面的微裂缝，分析了微裂缝在不同外力水平下的萌生和扩展过程，用等效弹性一损伤柔度张量Ｃ来定义损伤，并求得各种不同扩展破坏情况下的Ｃ＾－ｄｉｊｋｌ，从而得到相应损伤的本构关系，最后给出一个复杂应力情况下的算例。     

全级配大体积混凝土的内时损伤本构模型

复杂应力状态下全级配大骨料混凝土的强度和变形是混凝土坝体等大体积混凝土结构非线性有限元全过程仿真分析所必需的重要资料。本文结合内时理论和损伤力学理论,在大量试验数据的基础上,考虑尺寸效应和骨料湿筛效应对损伤变量的影响,建立了适用于不同骨料级配混凝土的内时损伤本构模型。该模型不仅摆脱了一般弹塑性中屈服面的概念,而且反映了不同骨料级配混凝土受力时不同的损伤演变规律。应用本文建议的模型,计算了全级配混凝土以及湿筛二级配混凝土在不同应力状态下的应力-应变关系,所得结果与试验数据符合的较好,可作为拱坝及其他大骨料混凝土结构设计的依据。     

基于Weibull模型的混凝土冻融损伤寿命预测及应用

对北方严寒和寒冷地区水工混凝土结构而言,其抗冻性能是混凝土耐久性最具代表性的指标,也是影响工程实体服役寿命的关键因素。为了能够准确预测既有混凝土构筑物的使用寿命,本文以冻融损伤理论为基础,采用棱柱体试件进行了混凝土快速冻融物理模型试验,建立了基于Weibull模型和混凝土快速冻融试验的混凝土冻融损伤模型。基于该模型提出一种迭代逼近的混凝土寿命预测方法,通过室内试验和实际工程案例进行验证。结果表明：通过所建立损伤模型得到的冻融损伤预测值和试验实测值基本吻合,提出的寿命预测方法得到的预测数据较为可靠。