基于裂缝扩展准则的混凝土重力坝裂缝扩展全过程数值分析

将裂缝扩展准则应用于混凝土重力坝裂缝扩展全过程分析,结合虚拟裂缝模型计算了经典混凝土重力坝模型的断裂特性,并与其他数值方法进行了对比。结果表明：利用该数值方法得到的混凝土重力坝模型的外荷载一裂缝口张开位移曲线及裂缝扩展路径与试验结果均吻合良好;当给定了混凝土材料的起裂断裂韧度、断裂能、抗拉强度等参数后,即可采用该数值方法对混凝土重力坝裂缝扩展全过程进行分析。     

基于断裂力学和损伤理论的混凝土开裂模型

依据宏观断裂力学和细观损伤理论,研究混凝土断裂过程区对断裂韧度的影响.在双参数模型的基础上,将细观的损伤本构模型运用于描述宏观断裂过程区的应力分布,并建立改进的混凝土开裂模型.以力学实验为基础,采用ABAQUS分析软件对不同龄期、不同初始裂缝深度的混凝土梁开裂过程进行模拟.数值模拟结果表明,应力强度因子和裂缝尖端位移都随着龄期的增加而增加.但是在同一龄期,初始缝高比对应力强度因子和裂缝尖端位移的影响并不明显.采用改进模型进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好,表明该开裂模型能准确描述混凝土的临界开裂,可以作为评价混凝土开裂与否的理论判据.     

实验固体力学在混凝土断裂方面的应用研究

综述了实验固体力学及其在混凝土断裂方面的研究现状.介绍了实验固体力学的一种光学测量新方法———数字电子散斑干涉法以及时间相移技术和空间载波变换技术.采用上述方法对带预制裂缝的混凝土三点弯曲梁进行了断裂特性的实验研究,测定了不同荷载作用下断裂过程区位移变化和裂缝张开口位移.将实验研究结果与有限元计算结果进行了比较,二者吻合得较好.实验研究表明,时间相移及空间载波变换数字电子散斑干涉法是进行混凝土损伤断裂特性研究的一种有效实验方法.     

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.     

集料-水泥石界面对混凝土损伤断裂性能的影响

通过不同的界面处理工艺改变混凝土中集料-水泥石粘结强度,研究集料-水泥石界面对混凝土单轴受压应力-应变全曲线、四点弯曲断裂能和裂缝扩展模式的影响规律.研究表明:集料-水泥石界面对混凝土的强度和韧性具有一定的影响,强化集料-水泥石界面可以提高混凝土的抗压强度,但却降低其韧性;弱化粗集料-水泥石界面,会明显降低混凝土的强度和变形能力;而弱化细集料-水泥石界面能提高混凝土的断裂能和延性指数,原因是细集料表面的初始缺陷将宏观分离裂缝诱导为均匀分布于砂浆基体中的弥散裂缝,增加了有效裂缝长度,同时也增大了断裂过程区,从而改善了混凝土的延性.     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能G_F及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明：随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

钢纤维高强混凝土断裂性能的试验研究

通过18个尺寸为200mm×170 mm×100mm的钢纤维高强混凝土和素高强混凝土楔劈试件拉伸试验,研究了钢纤维类型、体积率对高强混凝土断裂韧度(KIC)、断裂能(GF)、临界裂缝嘴张开位移(CM0DC)和裂缝尖端张开位移(CTODC)的影响.试验结果表明,钢纤维体积率对高强混凝土的断裂性能有显著影响;与铣削型和剪切波纹型相比,切断弓型钢纤维对钢纤维高强混凝土断裂性能的提高更为显著,断裂韧度增益比分别提高了19.9%,25.2%,断裂能增益比分别提高了355.4%,148.0%,临界裂缝嘴张开位移增益比分别提高了163.3%,148.4%,临界裂缝尖端张开位移增益比分别提高了225.9%,935.8%.     

分形几何理论在混凝土研究中的应用

将分形几何引入到混凝土研究领域，对混凝土的受压损伤破坏过程和骨料所表现出来的分形现象进行了分析．通过对混凝土裂缝和骨料分形研究，提出了一种定性描述混凝土破坏过程的方法，根据分形原理导出混凝土断裂能和裂缝分数维以及混凝土骨料分形维数和级配的关系。     

对混凝土路面裂缝问题的探讨

对混凝土路面裂缝产生的机理、裂缝扩大从而导致断裂的原因进行了分析，并探讨了防止混凝土路面产生裂缝的措施。     

碾压混凝土断裂韧度尺寸效应的试验研究

进行了不同尺寸碾压混凝土三点弯曲试件的断裂试验。对实验结果进行分析,得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的普通混凝土断裂韧度尺寸效应公式结合,通过对几种模型的计算结果的分析比较,得到了碾压混凝土所适用的断裂韧度尺寸效应公式。     

Tests and simulation analysis on fracture performance of concrete

To obtain the fracture parameters of concrete, fracture tests were conducted with three-point bending beam method aiming at 30 concrete beams with different sizes and different intensity. The concrete specimen with prefabricated crack to determine the fracture parameters of concrete were conducted and the fracture performance of the specimen was analyzed. The test results show that, initial fracture toughness is unrelated to the size of specimens; while unstable fracture toughness is related to the size of specimens. As for specimens of bastard size, when concrete intensity is relatively low, unstable fracture toughness increases along with the increase of intensity; when concrete intensity is relatively high, unstable fracture toughness will decrease; when concrete intensity increases continuously, unstable fracture toughness will further increase somewhat. As for specimens of standard size, unstable fracture toughness will increase along with the increase of intensity. Aiming at concrete beam specimens, we conducted two-dimensional non-linear finite element analysis, obtained the stress intensity factor, and carried out contrastive analysis with the experimental results.     

基于预插黏性界面单元的混凝土细观拉伸断裂过程数值模拟

为确定预插黏性界面单元法模拟混凝土细观拉伸断裂的有效性和适用性,基于黏性裂缝模型理论,在实体单元中嵌入黏性界面单元(cohesive interface elements),对东江拱坝二级配混凝土试件单轴受拉的断裂过程进行数值模拟.按照试件的实际配比计算出各种粒径骨料的数目,采用Monte-Carlo法对混凝土骨料进行随机投放,生成试件的随机骨料模型,研究黏性界面单元的网格密度、骨料随机分布形式及界面单元的断裂参数对混凝土宏观力学性能及断裂模式的影响.结果表明:采用黏性界面单元可有效地模拟混凝土材料细观断裂破坏过程和宏观力学性能.     

数字散斑相关方法测量混凝土裂缝尖端演化过程

阐述了数字散斑相关方法的基本原理.采用爬山搜索法进行整像素搜索,基于梯度的搜索算法计算亚像素位移、位移场局部最小二乘拟合计算应变场.测量了混凝土三点弯曲梁裂缝尖端的演化过程,给出了试件加载过程的载荷-位移曲线以及裂缝扩展的过程.由DSCM分析结果,获得了试件在不同载荷下裂缝尖端的位移场与应变场.为深入研究含裂纹体材料和结构的断裂破坏提供了一个有效的实验方法.     

脆性材料断裂韧性的单一尺寸试件测定方法

脆性或准脆性材料(混凝土,陶瓷,大理石,岩石等)的断裂韧性随试件的大小而改变,具有明显的尺 寸效应．通常情况下描述材料尺寸效应的Bazant尺寸效应律是建立在一系列相似试件的基础上通过实验方 法确定的．提出了一种新的用单一试件测定断裂韧性的实验方法和计算公式,即采用含不同裂缝长度的单一 尺寸试件测定材料的断裂韧性与相似试件测定方法相比,测定结果吻合很好,该方法具有很强的实用性、便 于在实验室环境下用小试件测量,计算方法也很简便．     

混凝土材料损伤的数值模拟

本文采用各向同性损伤模型，利用有限单元法对混凝土材料损伤破坏发展过程进行了数值模拟，着重分析了裂缝尖端及附近，试件中心的应力、位移、损伤值的发展变化，力图掌握其损伤发展及裂纹萌生的规律及其产生的相关力学因素、数值计算结果与Ｓ．Ｅ．ＳＷＡＲＴＺ和Ｎ．Ｍ．ＴＡＨＡ的实验结果作了比较，二者比较吻合，初步表明了各向同性损伤模型的有效性和有限元法在研究脆性材料损伤破坏这一领域的实用性。     

加气混凝土砌块和砂浆组合模型收缩的研究

为了有效地控制加气混凝土墙体出现的收缩裂缝。将不同初始含水率的砂加气混凝土砌块和不同砌筑的干粉砂浆进行组合，制作了4组组合模型试件，在规定的环境等件下，对模型试件进行收缩测试，获得模型试件随砌块含水率的变化收缩值，通过分析，得到了组合模型试件收缩的变化规律，建立了砌块与普通干粉砂浆以及特种干粉砂浆组合试件收缩的数学模型，研究结果可为控制砂加气混凝土的墙体收缩裂缝提供参考。     

基于XFEM的混凝土三点弯曲梁开裂数值模拟研究

扩展有限元法通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使对非连续位移场的表征独立于单元边界.采用扩展有限元法对单边切口混凝土三点弯曲梁进行数值模拟,混凝土采用最大主拉应力牵引损伤开裂准则和线性软化损伤模型,并将结果与试验进行对比,验证模型有效性.结果表明,扩展有限元法模拟值与试验值在起裂韧度、失稳韧度等方面存在差异,但总体相差不大.分析认为存在的差异主要是由于混凝土梁自重、支座摩擦力等原因造成,扩展有限元可有效模拟混凝土梁在含有初始裂缝情况下从加载到失稳破坏的全过程,获得裂纹萌生、扩展的过程及破坏形态.     

钢筋混凝土结构三维非线性有限元裂缝追踪计算探讨

用有限元法在计算机上对钢筋混凝土结构裂缝的产生与发展进行数值模拟时,有限元模型的选取至关重要,采用不同的有限元模型模拟出来的结果相差较大.本文针对钢筋混凝土结构的裂缝分析,提出了考虑箍筋和受压钢筋作用的三维有限元分析模型,同时引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系,对钢筋混凝土结构进行三维非线性有限元应力分析及裂缝开裂过程追踪;并与试验结果进行比较,吻合较好;说明考虑了箍筋作用的有限元模型对钢筋混凝土结构裂缝分析来说是较为合理的有限元模型.     

人工心瓣热解炭表面微裂纹应力强度因子分析

人工机械心瓣热解炭涂层表面存在着微小缺陷,大多以半椭圆裂纹的形式存在,在载荷作用下易发生扩展甚至断裂。应力强度因子是判断裂纹是否进入失稳状态的一个重要指标。该文利用三维断裂分析软件,结合有限元分析软件计算了人工心瓣热解炭中心半椭圆裂纹拉伸试样不同位置处的K I,并与基于实验基础的理论值进行对比,同时讨论了初始裂纹大小、位置和形状对K I的影响,结果表明:计算值与理论值最大相对误差不超过3%,验证了该软件计算热解炭K I的有效性,K I随初始裂纹尺寸增大而增大;初始裂纹位于试样中心或边缘对K I几乎没有影响;裂纹长半轴与短半轴比值越接近1,计算结果越稳定。