岩石-混凝土界面拉伸软化本构关系试验研究

对岩石-混凝土界面试件进行了轴向拉伸和三点弯曲梁试验,研究粗糙度对界面断裂特性的影响,建立了界面软化本构关系。以界面粗糙度为参量,结合界面三点弯曲试验所得的荷载-位移曲线,采用改进的J积分法计算裂缝扩展的能量损耗,建立了基于虚拟裂缝黏聚力能量守恒关系。通过归一化拟合建立的挠度、裂缝张开宽度及裂缝扩展长度关系,最终确定了岩石-混凝土界面的拉伸软化本构曲线,并提出指数型和双线型的黏聚力表达式。试验和计算结果表明:岩石-混凝土界面单轴抗拉强度、断裂韧度及断裂能随着界面粗糙度的增加而增大。本文所得的界面软化本构关系只与界面抗拉强度和断裂能有关,可以应用于不同粗糙度界面的断裂计算中。     

试件形式对混凝土失稳韧度的影响

为了确定用三点弯曲梁和楔入劈拉两种形式试件所测的混凝土失稳韧度是否相同以及有多大差异,从两种形式试件的比值入手,对二者失稳韧度的关系进行了分析.结果表明,当试件的混凝土材料相同、高度也相同时,用三点弯曲梁和楔入劈拉试件测得的混凝土失稳韧度差异甚小.     

自密实轻骨料混凝土断裂全过程分析

为研究自密实轻骨料混凝土的断裂特性,引入以起裂断裂韧度为参数的裂缝扩展准则,采用数值方法分析了自密实轻骨料混凝土三点弯曲梁裂缝扩展的全过程,得到了不同缝高比的自密实轻骨料混凝土梁在三点荷载下的荷载-裂缝口张开位移曲线,并根据裂缝扩展准则,计算了自密实轻骨料混凝土的断裂过程区长度和裂缝扩展阻力曲线。结果表明:试验和计算的荷载-裂缝口张开位移曲线吻合良好,验证了裂缝扩展准则的正确性;试验断裂过程区长度随着裂缝增长先增大,达到完整断裂过程区长度后减小;自密实轻骨料混凝土的裂缝阻力随着裂缝长度增加而不断增大,初始缝高比对裂缝扩展阻力曲线数值和形状的影响并不明显。     

骨料空间分布对混凝土压缩强度及软化曲线影响统计分析

混凝土材料的强度、宏观应力-应变曲线的软化段具有随机性和离散性,骨料分布形式是重要的影响因素。为探究混凝土强度和应力-应变曲线软化段的随机统计特性,从细观角度出发,假定混凝土是由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土细观尺度力学模型与方法。以单轴压缩情况为例,对64组不同骨料分布形式下混凝土试件的单轴压缩力学行为进行了数值研究,并基于概率理论对获得的混凝土强度及软化曲线的离散性进行了统计分析。研究表明:不同骨料分布形式下混凝土压缩强度和软化曲线均服从双参数Weibull分布;软化段上应力值的离散程度相近;软化段上应力值的离散性比峰值点应力的离散性大。     

大尺寸混凝土试件断裂过程中的声发射信号特性分析

为研究混凝土断裂过程中声发射参量的特性及其在同组试件之间的离散性,设计了4组混凝土三点弯曲梁试件进行损伤断裂全过程试验。通过分析试验得到的声发射参量特性值表明:声发射参量中振铃计数和能量均能很好的表征混凝土从起裂、稳定扩展到失稳扩展的损伤断裂全过程;门槛值的变化对振铃计数造成的影响最为显著,但在同组试件之间振铃计数的离散性小,且试件尺寸越大,声发射各参量离散性越小,表明声发射参量能够揭示大尺寸混凝土的损伤断裂破坏机理。     

基于P-D-ε曲线的混凝土疲劳累积损伤分析

文章以三个基本假设为基础，定义了描述混凝土在疲劳荷载下损伤与应变概率关系的P－D-ε曲线，对大量试验数据分析发现：给定损伤量下的疲劳变形较好的服从三参数Weibull分布，进而得到了混凝土的P－D－ε曲线，据此可求得不同存活率下的损伤阈值应变ε^th极限应变ε^f以及损伤量与疲劳变形的关系式，将其作为损伤，破坏和损伤量大小评定的标准。     

芳纶纤维片材加固混凝土梁的弯曲破坏分析

借鉴复合材料力学的研究方法,对四点弯曲荷载作用下含裂缝的单向芳纶纤维片材加固钢筋混凝土梁的应力重新分布建立一种分层模型,从而获得了各子层的应力或位移分布.在此基础上,对现有修正的剪滞模型进行拓展,进一步研究了粘贴在粱底部的受拉伸应力作用的纤维片材由纤维束逐步断裂产生的应力集中问题;然后采用复合材料的细观统计破坏理论,求得了相应的统计强度和梁的极限承载力.所得结果与现有试验值较吻合,证实了本文模型和分析方法的正确性和可行性.     

基于数字图像技术的混凝土细观层次力学建模

基于数字图像技术和MATLAB图像处理工具,重点研究了二维混凝土截面照片的骨料边界提取技术,进而在细观层次进行混凝土断裂损伤分析。取混凝土照片样本对分段变换、中值滤波及开闭运算等方法进行参数分析,得到了图像处理的最优参数。应用最优参数对原始数字图片重复上述操作,并采用canny方法进行边缘检测,得到了与图片相近的骨料边界。基于商业软件ABAQUS对边界提取结果建立混凝土细观有限元分析模型,提出面积级配曲线,并按此曲线分别生成与真实骨料模型相似的圆形骨料模型和任意凸多边形模型,对三种骨料模型的四点弯拉和轴拉断裂过程进行非线性有限元分析。计算分析表明：面积级配能够较好的反映骨料模型之间的相似性;骨料分布越均匀,承载能力越高;多边形骨料模型加载的软化段离散性较大;对于形状为非圆滑类骨料,多边形骨料模型的软化段与真实骨料模型具有更好的相似性。     

基于数字图像技术的混凝土细观层次力学建模

应用数字图像技术和MATLAB图像处理工具,针对二维混凝土骨料的边界提取进行研究,并进行细观层次的有限元分析。依据灰度直方图选取 ［120, 210］ 为阈值对数字照片样本进行分段变换,然后依据骨料的尺寸和骨料内部杂质大小等因素选取16×16像素的方形模块对图片进行中值滤波。应用形态学理论选取半径为6像素的“disk” 构造结构元素对图片作开运算和闭运算,最终应用Canny边缘检测方法得到了与原始数字图片相近的骨料边界。基于商业软件ABAQUS对提取的骨料建立混凝土细观有限元分析模型,提出面积级配曲线并按此曲线分别生成与真实骨料模型相似的圆形骨料模型和任意凸多边形模型,对三种骨料模型的四点弯拉和轴拉断裂过程进行非线性有限元分析。计算结果表明：面积级配能够较好的衡量骨料模型之间的相似性;骨料分布越均匀,承载能力越高;多边形骨料模型加载的软化段离散性较大;对于形状为非圆滑类骨料,多边形骨料模型的软化段与真实骨料模型具有更好的相似性。     

基于ABAQUS有限元计算的新型装配式梁梁节点的参数分析

为解决现代化施工过程和运输中受条件限制问题,提出一种采用干式连接的新型装配式混凝土梁梁节点,将短梁拼接成一定长度的整体梁。基于有限元计算和理论计算方法,对其节点核心部位进行参数分析,探究新型节点中高强螺栓规格、钢套筒厚度、钢套筒长度、加劲肋厚度、钢端板厚度等因素对装配式梁构件的承载能力的影响。研究结果表明,节点形式符合“强节点,弱构件”原则。高强螺栓、钢套筒厚度、钢套筒长度、加劲肋厚度、钢端板厚度等尺寸增加,增加了自身刚度和对相连部位的影响,增强了节点部位的整体刚度,有利于构件承载能力的增加,其中钢套筒厚度与长度的增加对装配梁核心节点处的混凝土起到保护作用。     

混凝土热力学参数反分析模型

分析混凝土坝体温度场时，热力学参数对计算结果影响较大。为了合理选用热力学参数，针对某工程坝体下游面附近埋有几支温度计，可获得温度实测资料的情况，提出了混凝土热力学以参数反分析模型，从而可简单、方便地反演出各热力学参数，以供正确分析坝体温度场及其效应量之用。     

MARC软件在钢筋混凝土结构开裂分析中的应用与二次开发

在大型通用有限元软件MARC提供的数值计算环境和二次开发接口的基础上,引入了混凝土的三折线软化模型,模拟钢筋与混凝土相互作用的双弹簧模型,建立了一个适合于进行钢筋混凝土结构开裂分析的数值模型,将其应用于三峡泄洪坝段深孔的非线性分析中,取得了较好的计算结果。     

基于ABAQUS的土石料本构模型二次开发及其应用

利用ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT的二次开发平台开发土石料的沈珠江双屈服面模型,并以一面板堆石坝为例,结合ABAQUS的“单元增加/去除”技术进行了坝体施工和水库蓄水的仿真分析.算例计算结果与用自编程序计算结果的比较表明,利用UMAT子程序开发的土石料沈珠江模型结合“单元增加/去除”技术进行土石坝施工仿真计算是可行的,计算结果合理可靠,且开发周期较自编程序大为缩短.     

基于扩展有限元法的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展模拟研究

扩展有限元法(X-FEM)是一种研究裂纹扩展的有效路径,其基于单元分解的思想引入了加强函数,避免了在处理非连续问题时对网格重新划分。利用扩展有限元法模拟了混凝土三点弯曲梁开裂的全过程,得到了三点弯曲梁在不同缝高比、不同试件厚度条件下的荷载-位移曲线(P-CMOD),结合线性叠加原理和双K断裂准则计算其断裂参数,同时对这些参数进行比较分析。对不同距离偏置裂缝三点弯曲梁进行数值模拟,分析了初始裂缝位置对裂纹发展规律和承载力的影响。通过与已有试验得到的断裂规律进行比较,结果表明:起裂荷载和失稳荷载随缝高比增大而减小;随着试件厚度增大,起裂荷载和失稳荷载随之增大,但起裂韧度和失稳韧度没有明显变化;数值模拟结果符合试验的断裂规律,验证了扩展有限元的合理性。     

纳米改性对再生混凝土双K断裂参数的影响

再生骨料与天然骨料相比,表观密度低,吸水率大,压碎指标大,导致再生混凝土的性能较差。本文采用纳米SiO_2溶液对再生混凝土进行改性处理,通过三点弯曲梁法对再生骨料取代率不同(0,50%,70%,100%)的试件、取代率50%和100%下不同纳米SiO_2掺量的试件共12组60根试件进行断裂实验,用双K断裂参数评价再生混凝土的断裂性能,研究再生骨料取代率和纳米SiO_2掺量对再生混凝土断裂性能的影响。结果表明,再生混凝土的起裂韧度和失稳韧度整体随着再生骨料取代率的增加而降低;适量纳米SiO_2的掺入能提高再生混凝土的断裂韧度,再生骨料取代率50%和100%、纳米SiO_2掺量1.0%时再生混凝土的起裂韧度和失稳韧度提升程度最大,分别达到0.6929 MPa·m~(1/2)、1.3073 MPa·m~(1/2)和0.5552 MPa·m~(1/2)、1.2410 MPa·m~(1/2)。     

超长输水隧洞衬砌混凝土测强曲线的建立与应用

本文通过对大伙房水库输水工程DB1,DB2标段衬砌混凝土强度数据分析,建立了针对本工程的两种测强曲线方程。该曲线方程应用到工程中,可以便捷、准确、无损坏地测得衬砌混凝土的实际强度,为工程施工提供准确的数据依据,对于评定衬砌构造物的混凝土质量起到重要作用。