混凝土脆性破坏的再认识

文章在分析材料脆性断裂起因的基础上,提出了脆性与脆性破坏两种不同的概念,并对砼脆性的评定提出了新的看法,此外还对砼直接拉伸试验提出了更为简便可靠的实施设想。     

脆性材料弯曲强度尺寸效应及抗拉强度

本文对脆性材料受拉破坏机理进行了研究分析,提出“均强度”假说并通过实验验证,建立了不同尺寸试件的变曲强度的关系以及弯曲与拉伸强度之关系,并推导了脆性材料破坏发生区的解析表达式,有效地解释了弯曲强度的尺寸效应问题。本研究对脆性材料和陶瓷材料的力学性能的研究和评价有指导意义。     

钢结构脆性断裂破坏的影响因素及防止措施

文章介绍了钢结构脆性断裂的破坏特征,影响其脆性破坏的因素,最后提出了防治钢结构脆性断裂的措施。     

高强钢纤维碳纳米管混凝土单轴受压本构关系

为了改善高强素混凝土的脆性破坏行为,通过钢纤维与碳纳米管的混掺试验,分别进行了空白试样和高强钢纤维碳纳米管混凝土的立方体和轴心抗压试验,得到了单轴受压应力-应变关系曲线,并由此建立了本构方程。试验结果表明:HSPC的棱柱体试件破坏形态为典型的脆性破坏;HSSFCNRC属于典型的塑性破坏。其次,两者的轴压比(轴心与立方体抗压强度之比)均随强度提高而提高,但HSPC的峰值应变、弹性模量和泊松比均比HSSFCNRC小;第三,由于HSPC的脆性和压力试验机的局限性,所采集到的下降段曲线上数据点远较后者少得多,而且后者也较前者的曲线平缓得多。这些特征指标,均说明了钢纤维与碳纳米管已有效改善了HSPC的脆性破坏行为,可为相关工程应用奠定基础。     

颗粒增强脆性基复合材料的尺寸效应

在材料细观非均匀性的基础上研究了含粒径不同颗粒的脆性基复合材料的宏观力学性质和破坏过程的尺寸效应。采用材料破坏过程分析数值模拟软件，对多颗粒增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载作用下经变形、损伤直至破坏的全过程进行模拟研究。结果表明当脆性基体分别复合体积分数相同而大小不同的柔性颗粒时复合材料具有不同的破坏机制，颗粒的尺寸会显著影响材料的破坏及失稳方式，材料的宏观强度随颗粒粒径的增加而降低：但颗粒的尺寸对复合材料线弹性阶段的刚度却影响甚微。     

复杂应力状态下混凝土类材料的强度

混凝土、砂浆、天然石材等类材料,在单轴应力状态下通常呈脆性破坏,所以被称为脆性材料。但是,实验表明,在复杂应力状态下,这些材料的破坏却具有塑性破坏的特点。本文对适用于塑性材料的Mises屈服条件加以引伸,得到了同时适用于塑性材料和脆性材料破坏特点的强度准则。这个强度准则在三维主应力空间中是一个四次曲面。利用本文提出的强度准则,计算了不同加载途径混凝土的强度,计算结果与实验值符合得很好。     

混凝土微裂纹受单向拉伸应力作用的弹脆性静力破坏分析

混凝土是典型的受拉脆性材料,内部微裂纹的受荷扩展破坏是土木工程界十分关心的问题。本文采用裂纹线附近分析方法,从平衡方程和混凝土材料的破坏准则出发,对混凝土内受单向拉伸的Ｉ型微裂纹进行弹脆性静力破坏分析,得出了单向拉伸应力大小与微裂纹脆断长度之间的关系。     

静动荷载作用下应变型岩爆脆性破坏区预测研究

针对地下工程岩爆不良地质现象的勘察评价和防治,鉴于地质环境条件的复杂性,本文提出了静动荷载作用下应变型岩爆脆性破坏区理论分析和数值模拟预测方法.采用工程岩体岩爆判据和考虑最不利荷载组合情况,得到静动荷载共同作用下应变型岩爆破坏区深度理论公式,可以作为预测岩爆脆性破坏区深度的实用公式,并采用DISL脆塑性本构模型较好地模拟了岩爆脆性破坏区范围.根据影响因素理论分析,静动荷载作用下应变型岩爆破坏区深度随着水平地应力比值和裂纹起裂应力的增大而减小,随着岩体剪切波波速和地震动峰值振动速度增大而增大.     

一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价新方法

脆性评价对岩石（尤其是深部岩石）的可压裂、开挖损伤及岩爆等特性的研究具有重要意义.为此,总结国内外岩石脆性评价方法,基于现有脆性指数在定量表征岩石脆性程度中的局限性,考虑能够模拟岩石应力-应变全过程曲线的统计损伤本构模型,分析岩石的损伤演化特征,提出一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性特征评价新方法,建立脆性指数B_D定量表征岩石的脆性程度,通过模型理论论证和室内三轴压缩试验验证脆性指数的合理性.结果表明:脆性指数B_D能很好地表征岩石的脆性特征,基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价方法具有较好的适用性;通过大理岩、花岗岩以及塔木素黏土岩不同围压下的物理实验,验证脆性指数B_D的正确性及相比其他方法的优越性;随着围压的增大,塔木素黏土岩表现出明显的脆性破坏向塑性破坏转变的特征.     

冲击压缩下脆性材料中的破坏波研究进展

"破坏波"(failure wave)的研究始于1991年RASORENOV等首次报道的在冲击加载应力低于或接近Hugoniot弹性极限(σHEL)时,在K19玻璃样品的自由面速度历程上观测到的反常的再压缩信号.它是指在冲击波极端条件下,玻璃、陶瓷等脆性材料中的独特的压缩破坏现象.较为全面地回顾综述了在冲击压缩作用下脆性材料中破坏波的力学物理特性和形成机制,介绍了这方面的研究工作和取得的阶段性结果.     

钢框架梁柱节点在结构连续倒塌中的性能分析

自英国Ronan Point公寓楼发生连续倒塌以来,各国学者开始对结构的连续倒塌进行研究,但新型抗震节点对结构抗连续倒塌性能的作用尚缺乏研究.利用非线性有限元方法,对3种型式的梁柱节点在结构的某一柱子失效后的性能进行了弹塑性分析.结果表明：在未考虑节点焊接缺陷的条件下,新型节点的延性较好,可以在结构发生局部破坏时不发生脆性破坏.     

火灾后混凝土楼盖剩余承载力试验及理论研究

为了研究混凝土楼盖火灾后承载性能和破坏模式,对三块灾后楼盖和两块常温楼盖开展力学性能试验,获得了混凝土楼盖裂缝、破坏模式、变形、混凝土和钢筋应变等发展规律。基于塑性铰线理论,考虑梁刚度和变形对楼盖极限承载力的影响,建立了灾后楼盖剩余承载力和破坏模式计算方法,并与试验结果进行对比。结果表明：灾后和常温楼盖不同承载机制致使两者破坏模式略有不同,分别表现为板先破坏模式和梁先破坏模式,除了弯曲破坏,灾后楼盖中板格易发生冲切破坏;相比配筋方式,配筋率对楼盖极限承载力有更为重要影响,随着板格配筋率提高,极限承载力增加,但发生脆性破坏可能性增加;传统简支板和固支板屈服线理论,倾向于低估或高估楼盖承载力,本文方法所得楼盖极限承载力计算结果较为合理。     

材料强度通用方程式的探讨：椭圆抛物面准则的推广应用

本文用椭圆抛物面作为复杂应力状态下材料强度的破坏面。这一破坏面模式用某些混凝土双向和三向实验研究资料验证,符合得较好,同时,第一、第四强度理论均可从上述模式中导出。因此,它可以连续描述脆性断裂到塑性流动破坏的完整过程,把脆性与塑性材料的极限强度公式统一在同一方程之中。本文讨论了诸主要强度理论与椭圆抛物面模式的关系。     

Thermal-mechanical coupled effect on fracture mechanism and plastic characteristics of sandstone

Scanning electronic microscopy (SEM) was employed to investigate fractographs of sandstone in mine roof strata under thermal-mechanical coupled effect. Based on the evolution of sandstone surface morphology in the failure process and fractography, the fracture mechanism was studied and classified under meso and micro scales, respectively. The differences between fractographs under different temperatures were examined in detail. Under high temperature, fatigue fracture and plastic deformation occurred in the fracture surface. Therefore, the temperature was manifested by these phenomena to influence strongly on micro failure mechanism of sandstone. In addition, the failure mechanism would transit from brittle failure mechanism at low temperature to coupled brittle-ductile failure mechanism at high temperature. The variation of sandstone strength under different temperature can be attributed to the occurrence of plastic deformation, fatigue fracture, and microcracking. The fatigue striations in the fracture surfaces under high temperature may be interpreted as micro fold. And the coupled effect of temperature and tensile stress may be another formation mechanism of micro fold in geology.     

T形截面钢筋混凝土柱偏心受压分析

试验表明,T形截面柱偏心受压时,翼缘受拉和翼缘受压两种情况下破坏特性相差很大,翼缘受拉时一般为小偏压破坏,属于脆性破坏,抗震性能不理想,本文从试验及理论两方面,论述了这种情况对按一般设计原则设计的T形截面柱单个构件是难以避免的,设计中必须认越考虑。     

A composite material model for investigation of micro-fracture mechanism of brittle rock subjected to uniaxial compression

Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｏｃｋｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ,ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｔｏｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅｉｓｖｅｒｙｉｍ ｐｏｒｔａｎｔｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂｒｉｔｔｌｅｒｏｃｋｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ .Ｍａｎｙｒｅ ｓｅａｒｃｈｅｒｓｔａｃｋｌｅｄｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍａｔｔｈｅｍａｃｒｏｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅｌｅｖｅｌ.ＨｏｒｉｉａｎｄＮｅｍａｔ Ｎａｓｓｅｒ[1,2 ] ｉｎｖｅｓｔｉｇａ ｔ…     

黄土-三趾马红土滑坡滑带土剪切力学特性影响因素

中国西北地区黄土广泛沉积于三趾马红土之上形成“双层异质”接触层面,控制和影响黄土滑坡的形成。为研究黄土-三趾马红土界面剪切力学特性,研制可视化界面直剪仪,开展界面试样剪切试验,探讨齿面角度、含水率、干密度对其剪切破坏模式、强度与变形特性影响规律。结果表明:试样均沿界面产生剪切破坏,试样剪切破坏模式可分为齿间滑动、齿间滑动-齿面剪断、齿面剪断3种; 界面试样剪切应力-位移曲线呈应变软化型,峰值强度后应变“跳跃”及“塑态”特征反映出界面的脆性与塑性剪断破坏特征,剪切刚度、剪切破坏位移演化规律均受界面接触条件影响; 界面剪切过程存在明显剪胀效应,剪胀位移演化规律反映了剪切过程的齿面挤密、齿间滑动、齿面剪断与界面摩擦阶段; 界面试样强度随界面接触条件均呈非线性变化,齿面角度越大,峰值强度与残余强度越高,试样剪切破坏模式越趋于脆性齿面剪断; 含水率越高,界面峰值强度越低,试样剪切破坏模式越趋于塑性齿面剪断; 界面试样干密度越大,峰值强度越大,残余强度越低,试样剪切破坏模式越趋于脆性的齿间滑动-齿面剪断。研究成果可为进一步研究黄土-三趾马红土界面强度准则,揭示黄土-三趾马红土复合型滑坡启动机制提供参考。     

脆性多裂纹扩展问题的近场动力学建模分析

针对脆性多裂纹扩展问题,基于近场动力学（PD）理论开展本构建模与数值方法研究.在常规微弹脆性本构模型基础上引入物质点对的转动,同时在本构力模型中增加能够反映物质点间长程力尺寸效应的核函数,提高计算精度、效率和结果的稳定性.构建能够以统一的模型和算法自然模拟脆性多裂纹扩展全过程的PD数值体系.通过定量分析确定最佳近场尺寸及核函数,通过双裂纹巴西圆盘和多裂纹脆性板的破坏过程模拟验证所提模型和算法,结果表明：改进型PD模型和数值方法可以定性、定量分析脆性多裂纹扩展问题.模拟单轴拉伸荷载作用下双裂纹脆性板的裂纹扩展过程,得到了初始裂纹分布情况对结构破坏形式和承载能力的影响规律.     

高强混凝土矩形截面纯扭构件构造配筋的研究

在钢筋混凝土和高强混凝土纯扭构件中,如果配筋量过少,混凝土－开裂立即卸载给钢筋,使钢筋屈服而且进入强化阶段,产生少筋破坏。少筋破坏是一种脆性破坏,在工程结构中发生时将有一定的危险性,因此,在结构设计中,对构件应配置最低的必要的构造钢筋,以防止这种少筋破坏的发生。为此,本课题通过试验研究,对高强混凝土纯扭构件的构造配筋,提出了具体的确定方法,供有关设计作参考。