混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则比较研究

发布时间：2017-06-29 11:21

  本文关键词：混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则比较研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在混凝土断裂分析中,一个描述准确且适用广泛的裂缝扩展准则对于分析混凝土材料的裂缝扩展全过程至关重要。裂缝扩展准则可以反映裂缝扩展过程中裂缝尖端应力场和混凝土材料自身抗力之间的关系,进而对裂缝扩展全过程进行分析和描述。本文采用试验、数值模拟和解析计算相结合的方法研究了混凝土I型裂缝扩展准则的适用性问题,主要针对不同强度等级、不同缝高比的混凝土三点弯曲梁试件的裂缝扩展过程进行了比较研究。论文的主要工作和结论如下：(1)采用尺寸为480mm×120mm×60mm的混凝土三点弯曲梁试件,利用试验测得的起裂荷载Pini、峰值荷Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc等参数,得到了最高强度为115.8MPa的超高强混凝土的起裂断裂韧度KICini、失稳断裂韧度KICun和断裂能Gf并与其他强度等级混凝土进行了对比。结果表明,超高强混凝土的KICini、KICum与初始缝高比无关；当初始缝高比相同时,KICini、KICum及Gf随着混凝土强度的增加而增加；(2)分别采用以起裂韧度为参数的裂缝扩展准则、裂尖处应力强度因子为零的裂缝扩展准则以及最大拉应力准则,数值模拟了强度等级为C20、C40、C60、C80和C100的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展全过程及试件的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线并与试验结果进行了比较。结果表明,三种准则中以起裂韧度为参数的裂缝扩展准则计算得到的峰值荷载及P-CMOD全曲线与试验结果吻合最好。随着混凝土强度等级的提高,最大拉应力准则以及裂尖处应力强度因子为零的裂缝扩展准则计算的P-CMOD曲线与试验结果相比相差较大,而以起裂韧度为参数的裂缝扩展准则计算结果与试验曲线更为吻合。试验与计算结果表明,以起裂韧度为参数的裂缝扩展准则更适用于不同强度混凝土材料的断裂分析；(3)分别采用基于粘聚力和裂缝扩展准则的两种KR阻力曲线计算方法计算了不同强度等级、不同初始缝高比的混凝土三点弯曲梁的KR阻力曲线并进行比较分析后发现：对于强度等级在C40以下的混凝土,基于粘聚力和裂缝扩展准则的两种KR阻力曲线计算方法计算得出的KR阻力曲线差别较小,而对于强度等级在C60以上的高强或超高强混凝土则差别较大。这主要是由于两种方法确定的起裂韧度KICini和断裂过程区(FPZ)长度有所差别而导致的。基于裂缝扩展准则的KR阻力曲线由于所需参数较少,在一定程度上节省了计算时间并提高了计算效率,具有更广泛的应用前景。
【关键词】：超高强混凝土 双K断裂参数 裂缝扩展准则 数值模拟 K_R阻力曲线
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 混凝土断裂模型10-15
• 1.3 高强及超高强混凝土断裂性能15-17
• 1.4 混凝土裂缝扩展准则17-21
• 1.5 混凝土K_R阻力曲线21-23
• 1.6 本文所做的研究工作23-25
• 2 超高强混凝土双K断裂参数及断裂能试验研究25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 试验概况25-30
• 2.2.1 试件材料25-27
• 2.2.2 试验过程27-30
• 2.3 试验结果30-37
• 2.3.1 荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)全曲线30-31
• 2.3.2 双K断裂参数的计算31-32
• 2.3.3 试验结果与分析32-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则比较研究38-54
• 3.1 引言38-40
• 3.2 混凝土裂缝扩展分析40-44
• 3.2.1 最大拉应力准则40-41
• 3.2.2 裂尖处应力强度因子为零的裂缝扩展准则41-44
• 3.2.3 以起裂韧度为参数的裂缝扩展准则44
• 3.3 不同裂缝扩展准则计算的P-CMOD曲线44-53
• 3.3.1 试验结果与数值结果对比44-52
• 3.3.2 讨论52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4 混凝土K_R阻力曲线计算方法比较54-69
• 4.1 引言54-55
• 4.2 基于粘聚力的K_R阻力曲线计算方法55-59
• 4.2.1 基于粘聚力的K_R阻力曲线55-56
• 4.2.2 断裂过程区(FPZ)内粘聚力确定56
• 4.2.3 混凝土起裂韧度K_(IC)~(ini)的确定56-57
• 4.2.4 基于粘聚力的K_R阻力曲线计算过程57-59
• 4.3 基于裂缝扩展准则的K_R阻力曲线计算方法59-60
• 4.3.1 基于裂缝扩展准则的K_R阻力曲线59
• 4.3.2 混凝土起裂韧度K_(IC)~(ini)的确定59
• 4.3.3 基于裂缝扩展准则的K_R阻力曲线计算过程59-60
• 4.4 不同计算方法计算的K_R阻力曲线60-68
• 4.4.1 试验概况60
• 4.4.2 基于粘聚力的K_R阻力曲线和基于裂缝扩展准则的K_R阻力曲线计算结果比较60-65
• 4.4.3 讨论65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 5 结论与展望69-71
• 5.1 本文工作总结69-70
• 5.2 展望70-71
• 参考文献71-77
• 附录A 三点弯曲梁试验数据77-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81-82

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