混凝土相场损伤模型与扩展有限元方法对比研究

发布时间：2021-10-11 11:25

　　混凝土是典型的准脆性材料,在结构的使用中往往会出现裂缝。这些裂缝通常会降低混凝土的力学性能,甚至可能导致整个结构失去承载能力。因此,能够客观准确地描述裂缝的产生与扩展对混凝土材料力学性能退化的影响规律是十分必要的。混凝土的损伤与破坏数值模拟方法可以与理论模型、物理实验相互补充,为混凝土结构精细化分析和设计提供理论依据。而且数值模拟方法本身具有可重复性高、成本低、便于研究等特点,在理论研究和工程应用方面都扮演着越来越重要的角色。在众多的数值模拟方法里,混凝土相场损伤模型与扩展有限元方法是其中两种具有代表性的方法。扩展有限元方法通过在节点上富集新的自由度,无需进行网格重构便可反映裂缝带来的不连续性质,受到了许多学者的青睐。混凝土相场损伤模型通过引入整体连续的相场变量来描述材料的特性,用弥散的损伤局部带代替尖锐的裂缝,无需进行繁琐的裂缝路径跟踪工作。此模型相比于标准的相场模型更加适用于解决准脆性断裂问题,具有非常好的应用前景。为了探讨混凝土相场损伤模型与扩展有限元方法对模拟混凝土非线性损伤破坏全过程的异同与优劣之处,本文将采用这两种方法对准静态下的混凝土张开型或混合型破坏的标准验证性实验进行... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 经典混凝土数值模拟方法
        1.2.1 离散裂缝模型
        1.2.2 弥散裂缝模型
        1.2.3 离散裂缝与弥散裂缝耦合模型
    1.3 新型混凝土数值模拟方法
        1.3.1 扩展有限元方法
        1.3.2 相场模型
    1.4 本文主要研究内容
第二章 改进的稳定扩展有限元方法
    2.1 理论模型
        2.1.1 控制方程与本构关系
        2.1.2 节点富集函数
    2.2 数值实现
        2.2.1 有限元近似
        2.2.2 裂缝扩展准则与裂缝路径跟踪算法
        2.2.3 加载控制算法
    2.3 本章小结
第三章 混凝土相场损伤模型
    3.1 理论模型
        3.1.1 本构关系与损伤演化法则
        3.1.2 各向同性模型
        3.1.3 混合模型
        3.1.4 特征函数
        3.1.5 控制方程
    3.2 数值实现
        3.2.1 有限元近似
        3.2.2 加载控制算法
            3.2.2.1 整体求解
            3.2.2.2 交替求解
            3.2.2.3 断裂面控制法
            3.2.2.4 局部弧长法
    3.3 本章小结
第四章 混凝土张开型损伤破坏数值模拟对比
    4.1 水平拉杆测试
    4.2 楔入劈拉板试验
    4.3 三点弯曲梁试验
    4.4 本章小结
第五章 混凝土混合型损伤破坏数值模拟对比
    5.1 单边缺口剪切梁试验
    5.2 复合型单边缺口梁试验
        5.2.1 第一类试件
        5.2.2 第二类试件
    5.3 非比例加载圆孔缺口板试验
    5.4 印度肯依纳水坝静力模拟
    5.5 本章小结
研究结论与展望
    研究结论
    进一步研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3430412