混凝土I-II复合型断裂过程区及裂缝扩展过程数值模拟

发布时间：2017-12-14 14:24

  本文关键词：混凝土I-II复合型断裂过程区及裂缝扩展过程数值模拟

  更多相关文章： 混凝土 Ⅰ-Ⅱ复合型断裂 断裂过程区 裂缝扩展 断裂试验 数值模拟

【摘要】：断裂过程区(FPZ)的存在使得线弹性断裂理论不再适用于混凝土结构断裂问题的计算。因此混凝土断裂过程区的性质研究是揭示混凝土结构断裂机理的一个基础性课题。I-II复合型断裂作为实际工程中常见的一种断裂形式,其FPZ的特性研究受到国际学术界的广泛注意。但由于I-II复合型断裂的复杂性,目前关于I-II复合型裂缝扩展过程中FPZ特性的研究还比较少。基于此,本文采用试验测量了混凝土I-II复合型断裂过程区,并对考虑FPZ影响的I-II复合型裂缝扩展过程进行了数值模拟。本文所做的主要工作和结论如下：(1)基于数字图像相关法测量了尺寸分别为700mm × 150mm ×40mm 580mm × 120mm ×40mm,460mm × 90mm × 40mm和340mm × 60mm × 40mm的混凝土四点剪切梁试件在试验加载过程中断裂过程区尺寸变化和FPZ的张开位移、剪切位移。结果表明：I-II复合型裂缝扩展过程中,FPZ内的张开位移沿裂缝扩展方向均匀减小而剪切位移则在FPZ的前半部分迅速减小,而在后半部分减小较为缓慢；预制裂缝尖端剪切位移与张开位移的比值随着FPZ长度的增加而减小；峰值荷载对应的I-II复合型FPZ长度随着试件高度的增加而增加,但在此时刻FPZ长度与竖向初始韧带长度的比值在0.365左右;(2)基于最大周向应力准则和最大拉应变准则提出了适用于判断混凝土断裂过程的裂缝扩展准则。为了比较扩展准则的适用性,采用有限元法计算了高度分别为60mm、90mm、120mm×150mm的混凝土四点剪切梁的裂缝扩展路径及荷载-裂缝口剪切位移曲线(P-CMSD)并与试验结果进行了比较。结果表明：基于两种破坏准则得到的裂缝扩展准则计算所得P-CMSD曲线基本重合,且均与试验曲线吻合良好；但基于最大周向应力准则的裂缝扩展准则预测的裂缝扩展轨迹与试验裂缝扩展轨迹吻合的更好。基于最大周向应力准则的裂缝扩展准则更适合于混凝土I-II复合型断裂分析。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528

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本文编号：1288227