陶粒混凝土Ⅰ—Ⅱ复合型断裂能研究

本文根据混凝土I型裂缝断裂能GF的测试原理和方法，采用偏直裂纹三点弯曲梁陶粒混凝土I－Ⅱ复合型断裂能GF^Ⅰ－Ⅱ进行了实验测定，并与普通混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂能进行了对比。通过实验还研究了混凝土强度及KⅠ／KⅡ比值对陶粒混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂能GFⅠ－Ⅱ的影响。     

自密实堆石混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能及缝高比影响规律的研究

通过对3种不同缝高比试件的大尺寸单边切口四点剪切梁式试件,进行自密实堆石混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能进行试验研究,研究这种新工艺混凝土材料的断裂机理,测得了各试件的起裂荷载、极限荷载及起裂角θ,获得了F-δ曲线.结果表明:缝高比(c/h)在0.4～0.8之间起裂角增长较为明显,缝高比在0.8～1.2之间起裂角增长较为缓慢.     

弹塑性Ⅰ- Ⅱ复合型加载下J积分断裂准则研究

在分解J积分法调制的弹塑性大变形有限元程序计算的基础上，用阻力曲线法研究了两种材料不同Ⅰ-Ⅱ复合比下的J积分阻力特性，提出了一个适合中低强度、塑韧性较好材料的复合型延性断裂准则，并结合复合延性断裂微观过程的观察，对该准则和a值做了解释和讨论。     

由四点弯曲试件确定混凝土的断裂与强度参数

提出了采用四点弯曲试件确定混凝土的断裂参数与强度参数的理论模型与具体应用方法。建立了四点弯曲条件下混凝土试件名义强度的表达式。研究了不同虚拟裂缝扩展长度取值对断裂与强度参数确定结果的影响规律。分析结果表明:仅需采用小尺寸四点弯曲试件的峰值荷载,即可同时确定混凝土无尺寸效应的断裂韧度与拉伸强度。通过不同学者的试验验证,证明了所提模型与方法的合理性与可靠性。研究为混凝土真实材料参数的合理确定提供了新思路。     

混凝土-环氧砂浆界面Ⅰ-Ⅱ型断裂性能试验研究

为研究混凝土强度和界面粗糙度对混凝土-环氧砂浆界面Ⅰ-Ⅱ型复合裂缝扩展和断裂性能的影响,对15个试件进行四点剪切试验,采用数字图像相关(DIC)技术获得试件表面位移场和应变场。基于线弹性断裂理论和试验测得的Ⅰ型裂缝起裂韧度,计算断裂能、变形系数和裂缝尖端Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子。研究结果表明：试件均沿着界面发生典型的准脆性破坏;通过提高混凝土强度可以显著增强界面的断裂性能,但对裂缝尖端处Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子比重的影响较小;试件断裂性能、裂缝尖端应力场和破坏角与界面粗糙度有较大的相关性,当灌砂平均深度■从0 mm增大到0.31 mm和0.97 mm时,断裂能G_u分别提高了16.1%和66.9%,变形系数N_u分别提高了5.4%和27.6%,Ⅰ型、Ⅱ型应力强度因子比值分别下降了11.96%和39.7%,破坏角分别增大了11.9%和37.8%。     

岩石Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ混合型断裂研究

For the mode I rock fracture toughness measurement, three standard methods have beenrecommended by the ISRM, but there has not been a standard method for the determination of mode II and mixedmode I-II rock fracture toughness. However mode II and mixed mode I-II fracturing of rock structures is morecommonly observed than mode I in various geological and structural engineering settings. So it is of greatimportant to thoroughly research these rock fracture problems and establish a standard method for determining themode II or mixed mode I-II fracture toughness for rock materials. Based on the progress made for mode I rock fracture research, the cracked chevron notched Brazilian disk(CCNBD) specimen was also introduced for mode II and mixed mode I-II rock fracture toughness measurement.When the crack is orientated at an angle with respect to the diametrical loading, the crack of the CCNBD specimenis exposed to the mode II or mixed mode I-II stress distribution conditions. The solutions for stress intensityfactors in the vicinity of the crack tip have been evaluated by the stepwise superimposition technique. In order tomake sure that the theoretical analysis is correct, numerical calculation method has been employed to calibrate thetheoretical results. It has been proved that the theoretical results yielded by the dislocation method are correct andreliable. According to the characteristic that the propagation of the crack in the CCNBD specimen is in its own planeand application of the energy superposition principle, the stress intensity factor of the mixed mode I-II has beendefined in dimensionless terms as Y≠mix = [(Y1*)2 + (Y*11)2]1/2. It was found that the curve of Y*mix was concave. Thereexists a lowest point which corresponds to the maximum external load and indicates the crack has reached itscritical state. Since the values of Y*mix, Y*1 and Y*II are only dependent on the specimen geometry(α0, α1, αB and θ), the critical values of Y*mix, Y1* and Y*II can be to known as long as the CCNBD specimen isprepared ready. It is only necessary to record the maximum load during the fracture tests. The fracture locus is very useful to know whether the crack in a rock structure has reached its criticalcondition. According to the amount of practical fracture testing data obtained, the rock fracturing locus was foundto be(K1/KIC)3/2+(Ku/kuc)3/2 =1 and the S-critical criterion was found to be more suitable for rock mixed mode I-IIfracturing assessment.     

混凝土Ⅰ-型细观断裂模型及其在材料层次尺寸效应中的应用

混凝土材料的断裂破坏本质上是内部微细裂纹在荷载作用下不断萌生、扩展以及贯通的结果,断裂裂缝在细观层次上则是由砂浆裂缝、界面裂缝以及骨料裂缝3部分组合而成。文章基于细观力学和断裂力学基本理论,建立一类能够同时考虑细观裂缝在混凝土材料内部扩展过程中绕过骨料和穿透骨料发展的混凝土I-型细观断裂模型。与已有试验数据对比表明,文章模型能够有效预测混凝土断裂能等宏观力学参数随细观组分力学性能的变化规律。进而,基于建立的细观断裂模型,初步分析混凝土材料层次的强度尺寸效应,结果表明:当砂浆力学性能确定时,混凝土材料的名义强度与骨料强度和界面强度正相关;界面的力学性能能够显著影响混凝土材料名义强度等宏观力学参数随骨料尺寸的变化规律;高性能混凝土强度随骨料尺寸增大而增大,普通性能混凝土强度随骨料尺寸增大而减小。文章模型分析方法以期为基于性能设计的混凝土配合比研究奠定理论基础。     

基于损伤理论的混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展角

基于混凝土断裂与损伤的基本理论,进行了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展方向研究,研究结果表明:Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展趋势是随着缝端损伤场的变化而变化的。通过缝端损伤场及损伤梯度的计算,分析了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝从起裂至失稳断裂裂缝扩展方向的变化规律,得到了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的起裂扩展角和失稳扩展角。将其与文献结果进行对比,对比结果表明:用损伤理论研究裂缝的扩展角是可行的。     

混凝土K_(Ⅰc)、K_(Ⅱc)及Ⅰ、Ⅱ复合型临界断裂曲线测试研究

断裂力学应用于金属材料已取得了很大的成功,人们自然联想到是否能将断裂力学应用于混凝土一类的非金属材料。自从M.F.Kaplan于1961年首先将线弹性断裂力学的概念和方法应用于混凝土以来,国内外均已进行了很多研究,取得了一定的成果。混凝土是一种由骨料、水泥砂浆等所     

混凝土楔入劈拉试件预制裂缝类型对断裂能的影响

对4种不同预制裂缝切口形式的普通混凝土试件和碾压混凝土试件进行楔入劈拉试验,得到了各种工况下不同切口形式试件的断裂能.分析了预制裂缝切口形式对楔入劈拉试件断裂能的影响.试验结果表明:锯开形成切口的试件断裂能最大,切口形式为V型的试件次之,预埋钢片的试件再次之,而缝端有一定宽度的试件断裂能最小.预制裂缝切口形式对普通混凝...     

集料尺寸对混凝土断裂性能影响研究

本文研究了不同集料尺寸对混凝土抗压强度和断裂参数的影响。实验结果表明,随集料尺寸增大,其抗压强度、断裂能和断裂韧性都随着增大。并通过声发射实验验证了其影响机理,即粗骨料偏转了裂缝的扩展,集料粒径越大,形成的断裂过程区越大,断裂能越大。     

含Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹构件断裂研究

工程中常见含缝构件，在外力作用下裂缝会张开扩展，影响了构件的工怍性能与整体结构。该文对含Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹构件的断裂进行了研究，并运用等效应力作为断裂判断依据，指出其计算结果与实验数据符合较好。     

钢纤维砼Ⅰ、Ⅱ复合型V形切口断裂准则的试验研究

用四点剪切梁试件测得了钢纤维砼Ⅰ、Ⅱ复合型V形切口问题的临界断裂曲线,建立了断裂准则的经验公式,讨论了最大拉应变准则在V形切口问题中的应用.     

冲击荷载作用下的Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹扩展规律研究

为了研究纯I和I/II复合型裂纹在冲击荷载作用下的动态断裂行为,基于提出的单裂纹半孔板(SCSC)构型和大直径分离式霍普金森压杆设备,使用2种石材进行岩石的纯I和I/II复合型的动态断裂实验;同时,实验中使用新装置(裂纹扩展计和高速摄影系统)来监测裂纹的扩展速度。为了检验实验结论,基于Drucker-Prager强度模型和累积损伤失效准则,建立针对纯I和I/II复合型裂纹的数值模型,并使用AUTODYN软件来模拟裂纹的扩展行为。总体上,由数值模拟得到的裂纹扩展路径和实验结果十分吻合。研究结果表明,在裂纹扩展的过程中,其扩展速度是一个变化量,甚至有可能停滞,也就是说可能出现止裂现象;同时,CPG和高速摄影系统都可以很好的反映出此现象,并且高速摄影系统更加直观,说明在动态断裂研究中是适用的,同时给出纯I型动态断裂实验裂纹扩展速度特征,供工程参考。     

边界条件对混凝土四点剪切 散斑试验结果影响的研究

 用CCD摄像机对单边预制缺口和双边预制缺口混凝土梁分别在滑动支座和铰支座2种边界条件下,在四点剪切加载方式下的破坏过程进行全过程记录。从采集到的连续散斑图中可以清楚地看到混凝土试件不同的裂纹扩展过程和最终破坏形态。用数字散斑相关方法(DSCM)处理采集后的散斑图,得到混凝土梁表面在破坏过程中的水平方向位移场、竖直方向位移场、水平方向应变场、竖直方向应变场及剪应变场。从采集到的散斑图中,间隔一定时间挑选若干张图片与变形前的散斑图片进行运算处理,得到若干个位移场、应变场,将这些位移场和应变场按照时间顺序排列,得到试件在破坏过程中各场的演化过程。将各个场在试件开始破裂处的值进行对比,发现水平方向和竖直方向的位移值大小相近,应变值也处于同一数量级。结果表明预制缺口的附近并不是一个剪应力占主要地位的区域。试验表明,即使使用了滑动支座,支座处的摩擦力也没有被减小到一定的程度。因此,要使混凝土的四点剪切试验更接近于理想状态,一定要对支座处进行仔细处理。     

冻土Ⅰ-Ⅱ型复合断裂准则的试验研究

采用四点弯曲试件,参照有关的测试方法,测定了几种不同含水量及不同温度下的冻土Ⅰ-Ⅱ型复合断裂的ＫⅠ和ＫⅡ,并绘制了相应的ＫⅠ／ＫⅠＣＫⅡ／ＫⅠＣ曲线,给出了曲线的表达式,对冻土的Ⅰ-Ⅱ型复合断裂准则进行了讨论,并给出了建议。     

基于灰色-尖点突变理论的钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程分析

为了探讨钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程,基于断裂试验同步采集的声发射信号建立灰色尖点突变模型,识别断裂过程的临界突变点,分析能量释放率、振铃计数等声发射参量随时间变化的规律以及三维损伤定位.结果表明:能量释放率等参量在跨中开裂和临界荷载时出现突增,基于振铃计数率的灰色-尖点突变模型可以有效判别钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程的裂尖起裂、跨中开裂和临界荷载3个状态,试件断裂过程中跨中附近存在大量损伤.研究成果可以为混凝土结构裂缝稳定性分析及预警系统的建立提供基础.     

材料属性对混凝土断裂能影响研究综述

对三点弯曲梁法、楔入劈拉法两种混凝土断裂能测试方法获得的数据进行分析,详细介绍了两种混凝土断裂能测试方法,讨论了不同强度、砂率、水胶比等材料属性对混凝土断裂能的影响规律。结果表明,混凝土强度越大,断裂能越大;随着粗骨料最大粒径的增大,断裂能有先增大后逐渐趋于稳定的趋势;水胶比和砂率越大,混凝土断裂能越小。但是材料各种属性对混凝土断裂能的影响相互干扰,难以定量区分各个因素对断裂能影响程度。