水力冲击内蕴初始裂纹混凝土致裂机理

发布时间：2025-01-15 11:31

　　 为研究水力冲击内蕴初始裂纹混凝土破碎机理,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法建立了水力冲击含竖向裂纹混凝土数值模型,并基于图像处理技术,量化表征了混凝土致裂区破碎规律。研究表明:在初始裂纹弱作用区,水锤效应导致液固接触边界出现剪切断裂,贯通后形成近似"碗状"破碎坑;在初始裂纹强作用区,液固接触边界压剪应力和初始裂纹上部应力集中共同作用引发了初始裂纹上尖端裂纹;"水楔+砼楔"效应与初始裂纹下部应力集中导致了初始裂纹下尖端裂纹;水力冲击激发的应力波在自由边界和初始裂纹反射后相互叠加,引发了锥形裂纹;混凝土破碎度沿射流轴向呈非线性阶跃衰减,表明初始裂纹对混凝土破碎演化有明显阻断及强干扰作用。

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【部分图文】：

图10 混凝土不同层域破碎度

图9混凝土破碎区域4结论

图1 粒子近似法

式中:〈f(xi)〉为粒子i处的近似函数值;mj为粒子j的质量(j=1,2,…,N),N为在粒子j的支持域内的粒子总量,ρj为粒子j的密度。式(2)说明了粒子i处的任一函数值可通过光滑核函数对其紧支域内所有粒子相对应的函数值进行加权平均近似。2数值模型

图2 水力冲击内蕴初始裂纹混凝土几何模型

本文主要研究水力冲击下混凝土内部裂纹形成机理,冲击过程中吸入空气引起的射流结构改变、横断面上速度分布不均匀等对混凝土破碎的影响暂未考虑,如图2所示。所建水力冲击内蕴初始裂纹混凝土的几何模型尺寸为:射流2.00mm×50.00mm,混凝土50.00mm×50.25mm。射流....

图4 初始裂纹上尖端裂纹形成

通过改变初始裂纹几何及空间参数,进行了一系列数值模拟分析,发现初始裂纹上尖端裂纹与初始裂纹位置D、角度α及宽度W有较大关联:当初始裂纹与冲击表面距离较近(D<0.50mm)或较远(D>20.00mm)时,将不能产生初始裂纹上尖端裂纹;当α=0°时,能产生与α=90°类似的对称....

本文编号：4027334