定侧压混凝土双压疲劳损伤模型

基于边界面概念和损伤力学理论,建立了一向定侧压混凝土双轴压各向异性损伤模型。加载面、边界面方程均以损伤能量释放率表示。在能量释放率空间内,由加载面与初始损伤面、边界面之间的位置描述损伤状态。通过建立累积损伤与相应循环损伤能量释放率阈值之间的关系,确定了疲劳加载中极限断裂面尺寸的变化规律,由此模拟混凝土在循环荷载作用下的刚度退化过程。结合已有的试验结果,确定了理论模型中的计算参数。经比较,理论模型预测的应力-应变数值、疲劳寿命和试验结果吻合较好。     

混凝土双轴拉压、三轴拉压压变幅疲劳性能研究

利用大型多轴疲劳试验机,进行了拉压双轴和拉压压三轴荷载作用下混凝土两级、三级变幅疲劳试验研究,重点分析了残余应变的变化规律。试验结果表明：混凝土在拉压和拉压压加载工况下的残余应变主要与相对疲劳次数和侧压应力比有关,基本不受加载历程因素的影响。定义相对残余应变为损伤变量,建立了损伤演变方程,并进行了疲劳损伤分析和剩余疲劳寿命预测,为混凝土在多轴变幅疲劳试验研究及疲劳损伤评价提供参考。     

双轴压混凝土在冻融循环后的力学性能及其破坏准则

采用快速冻融方法,对普通混凝土进行0、25、50、75次冻融循环,并利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,进行了5种比例加载路径的双轴压试验,测得了混凝土的强度,应力-应变关系曲线.用电子显微镜检验了混凝土承受不同冻融循环后的微观结构.根据试验结果,系统地探讨了冻融循环后,混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了以应力空间表示的冻融循环后混凝土双轴压的破坏准则.它为北方寒冷地区的混凝土结构,如水坝、混凝土路面等处于双轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供了理论依据.     

高温后混凝土在双轴拉压下的强度和变形试验研究

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对常温20℃及200℃~600℃高温后的混凝土进行了4种拉压比例的双轴拉压试验,测得了混凝土的强度、应变,并根据试验结果,系统地探讨了高温后混凝土在不同拉压比例下的双轴拉压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了以主应力空间和八面体应力空间表示的高温后混凝土双轴拉压下的破坏准则。这些结论,为受高温后的混凝土结构,如火灾后的建筑物、烟囱、核反应堆安全壳等处于双轴拉压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供理论依据。     

混凝土动态双轴压缩强度准则细观研究

由于物理试验设备和条件限制,目前对混凝土动态双轴压缩强度准则的研究仅停留在低应变率范围(10^-5 s^-1～10^-2 s^-1)。针对这些强度准则在更高应变率范围内是否适用,该研究建立了细观随机骨料模型,对边长100 mm的混凝土立方体试块开展了动态双轴压缩细观模拟分析。研究了应变率和侧应力比对混凝土动态双轴压缩破坏模式及压缩强度的影响,建立了适用于更高应变率的动态强度准则。研究结论：相同侧应力比下,随应变率增大,混凝土内部损伤区域增多,动态压缩强度增大;相同应变率下,随侧应力增大,混凝土破坏模式由柱状压裂变为片状劈裂,动态压缩强度先增大后减小。现有的混凝土动态双轴压缩强度准则在应变率为10^-5 s^-1～1 s^-1时很难适用,而该研究建议的强度准则适用于更高的应变率范围,并且得到了不同物理试验的初步验证。     

冻融循环后引气混凝土双轴破坏准则研究

对经过0次、100次、200次、300次、400次冻融循环作用后的引气混凝土试件进行了双轴压、双轴拉-压荷载作用下的强度试验研究。观察了试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征,根据试验结果分析了极限抗压、抗拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。在主应力空间,建立了不同冻融循环次数后考虑应力比影响的双轴破坏准则;对于双轴压,建立了同时考虑应力比及冻融循环次数影响的破坏准则,对于双轴拉-压,建立了八面体应力空间的破坏准则;为寒冷地区处于双轴荷载作用下的引气混凝土结构的强度分析提供试验和理论依据。     

自密实轻集料混凝土双轴受力力学性能

为探究自密实轻集料混凝土双轴力学性能,采用三轴试验机对其进行双轴压-压和双轴拉-压试验,得到不同工况下的应力-应变曲线及其破坏形态,通过提取应力-应变曲线峰值应力和峰值应变,并与相关文献普通混凝土与轻集料混凝土研究成果对比,分析自密实轻集料混凝土双轴力学性能。研究结果表明:双轴压-压工况下,当侧向压应力较低时,试件主要呈现剪切破坏形态;当侧向应力较高时,试件呈劈裂破坏形态。双轴拉-压工况下,试件主要呈劈拉破坏形态,与侧向应力无关。随着侧向压应力的提高,自密实轻集料混凝土主压应力相对比无侧向应力工况明显提高,峰值应力最大提高均值幅度为68.08%,主拉应力随侧向压应力的提高逐步降低,最大降低幅度为62.35%。应用Kupfer双轴受力破坏准则验证自密实轻集料混凝土受侧向应力影响变化规律较为保守,同时基于Kupfer提出自密实轻集料混凝土双轴力学性能破坏准则,所得到的破坏准则方程具有良好的适用性。      

砌体结构双轴拉压应力强度试验研究

为弥补砌体结构双轴拉压应力强度理论研究的不足,以多孔砖砌体为研究对象,基于材料主应力与平面应力的对应关系,考虑不同灰缝角度及拉压主应力比的影响,重点开展了砌体双轴拉压应力宏观单元试件的强度试验。从中揭示了砌体双轴拉压应力状态下的破坏特征与规律,分析得出双轴拉压应力强度破坏曲线及对应平面应力状态的强度破坏准则函数表达式。试验结果验证了砌体结构材料各向异性的力学特性,试验方法为砌体结构抗拉强度的测试提供借鉴,试验数据为丰富砌体结构强度理论提供参考,研究成果为建立完善的砌体结构破坏准则提供依据。     

混凝土三轴变幅拉-压疲劳性能试验研究

进行了最小应力水平为0.20fc,最大应力水平为0.20ft~0.55ft,定侧压为0.30fc的变截面混凝土试件三轴拉-压等幅和变幅疲劳试验,分析了混凝土三轴拉-压疲劳最大和最小纵向总应变的三阶段演变规律和级间相似性,给出了疲劳损伤演化规律。进一步验证了Miner线性损伤累积理论的不适用性,提出了非线性损伤累积模型,并进行了疲劳剩余寿命预测,通过与试验结果的比较表明该模型具有较高的精度和适用性。     

高温后高强高性能混凝土双轴压强度规律与破坏准则

利用大型静动真三轴试验机,进行了常温20℃和200℃―600℃高温后高强高性能混凝土在七种应力比α=σ2:σ3=0.00:-1,-0.20:-1,-0.30:-1,-0.40:-1,-0.50:-1,-0.75:-1,-1.00:-1,双轴压应力状态下的强度试验。单双轴压试件尺寸为100mm×100mm×100mm立方体,测得了双轴主压方向静态强度。剖析了温度和应力比对单轴、双轴压强度的影响规律性以及试件破坏形态。试验结果表明:高强高性能混凝土在200℃、300℃,其高温后单轴压减摩强度并不降低;二轴压强度相对于单轴压强度的提高倍数取决于应力比、不同温度等级高温后高强高性能混凝土的脆硬性。提出了高强高性能混凝土带有温度和应力比参数的Kupfer-Gerstle破坏准则公式。     

不同温度下混凝土抗拉疲劳性能试验研究

进行了不同温度下混凝土在等幅重复荷载作用下的抗拉疲劳性能试验研究,分析了不同温度下砼抗拉疲劳强度、刚度、变形规律,建立了相应的疲劳方程及考虑温度影响的统一疲劳方程,并将常温下的砼疲劳性能试验结果同其他研究者的结果作了比较.给出了纵向总应变、割线模量的经验公式,及其第二阶段总应变增长率、割线模量衰减率分别与疲劳寿命的关系式.研究结果,为高温环境下受重复循环荷载作用的砼结构设计和分析提供了试验依据.     

一向侧压混凝土在不同加载速率下的受压试验及其破坏准则

本文利用大连理工大学的大型混凝土静、动三轴试验系统,完成了4种侧应力等级和4个数量级加载速率的混凝土受压试验试件共63个。系统地探讨了侧应力和不同加载速率下的受压强度规律。在此基础上,建立了相应的混凝土破坏准则。为地震区受动态双轴压作用的混凝土结构、海上混凝土采油平台等重要结构的动态分析,奠定了可靠的基础。     

钢纤维混凝土等幅弯曲疲劳加载下的疲劳应变和疲劳模量以及损伤研究

利用已有试验数据,对最大疲劳应变和疲劳残余应变进行拟合,得到疲劳应变演化方程,其相关系数均在0.97以上。考虑到等幅弯曲疲劳加载条件下,疲劳模量与疲劳应变成反比关系,利用对称性,由疲劳应变演化方程得到疲劳模量演化方程,通过拟合试验结果,发现由疲劳模量演化方程表达的拟合曲线与试验曲线吻合很好,其相关系数均在0.99以上。最后,利用疲劳应变与疲劳模量定义损伤变量,得到损伤变量演化曲线,经对比发现,由最大疲劳应变和疲劳残余应变定义的损伤变量演化曲线基本一致,且相差很小;而由疲劳模量定义的损伤变量演化曲线明显大于由疲劳应变定义的损伤变量演化曲线。     

混凝土的P-D-ε曲线及其累积损伤特性分析

本文在大量试验的基础上建立了描述混凝土在疲劳载荷作用下损伤与应变的概率关系的 曲线。使用该曲线可以十分方便地研究在不同存活率下混凝土的损伤阈值应变、破坏极限应变与损伤量的关系，判断混凝土结构在任意应变状态下所处的损伤状态或剩余强度。提供了一种依据实测应变量及应变变化评估混凝土结构可靠度和寿命的有效途径。     

疲劳加载下纤维复合材料的剩余强度

回顾了纤维复合材料在疲劳加载下的剩余强度的描述方法和试验结果, 并按照纤维复合 材料中疲劳损伤发展的行为, 提出了一个描述纤维复合材料的剩余强度的模型, 该模型考虑了疲 劳损伤在纤维复合材料中产生和扩展的特征, 试验结果与理论描述吻合较好。      

双侧压下混凝土静态受拉与受拉疲劳性能研究

进行了双向侧压作用下混凝土静态受拉与受拉疲劳试验.对静态受拉试验的极限抗拉强度、轴向拉伸应变和侧向压缩应变进行了比较分析,轴向拉伸应变因侧压的存在而快速增长,侧向压缩应变也因轴拉作用而增大,而极限抗拉强度则因侧压影响而降低;对受拉疲劳试验,则得到了S-N方程,应力应变曲线,应变、疲劳变形模量比与疲劳次数关系曲线,其特征表现为三阶段规律;并通过定义的对数线性变换把上述三阶段曲线转换为直线;反之,利用这种线性关系可以求得三阶段曲线关系.同时对静态受拉与受拉疲劳试验的相关物理量进行了比较分析,疲劳寿命和疲劳变形模量也因侧压的影响而有较大幅度的降低.     

高温后高强混凝土受压疲劳性能研究

利用电液伺服疲劳试验机,进行了C60高强混凝土的单轴受压疲劳试验,研究了其经100℃、400℃和700℃高温后表观特征、残余应变、疲劳寿命等的变化规律。试验结果表明：高温后高强混凝土的色泽变浅,部分400℃恒温0.5 h、1 h的试块呈铁锈红色,700℃时试块外表呈灰白色;在单轴受压疲劳荷载作用下,高温后高强混凝土的残余应变符合三阶段发展规律,较普通混凝土有更长的第二阶段。定义相对残余应变为损伤变量,建立了高温历程与受压疲劳损伤的关系模型,为经历重复荷载作用与不同加温历程等综合工况下高强混凝土疲劳试验研究及疲劳损伤评价奠定了基础。