混凝土结构裂缝的动力稳定性损伤与断裂

为了得到裂缝尖端损伤产生、发展直至失稳扩展的规律,基于混凝土结构的Brooks损伤演变方程与Loland损伤演变方程,采用有限元软件Ansys,计算混凝土三点弯曲梁在冲击、周期、地震等动荷载作用下的应变;将有限元计算得到的裂缝口张开位移与已有实验结果进行对比分析,并将2种损伤演变方程应用于工程实例Koyna重力坝,建立坝体三维模型,计算地震荷载下的应变,分析其薄弱部位,研究坝体裂缝尖端损伤产生、发展直致失稳扩展的过程。结果表明:有限元计算得到的裂缝口张开位移与已有实验结果数据比较吻合,验证了模拟计算的合理性;结构对不同作用形式的动荷载响应相差很大,其中地震荷载对结构的破坏最显著;坝段在达到起裂损伤后稳定发展,随后达到失稳损伤,裂缝扩展,形成新的损伤区域;2种损伤模型的计算结果相差不大,损伤因子均随时间稳定增长,发展规律一致,说明2种模型均可用于动荷载下混凝土结构裂缝的扩展至失稳的计算和分析。

基于摩尔——库仑模型软土地基力学参数的敏感性分析

摩尔—库仑模型是岩土工程有限元计算中的常用模型,模型参数需通过剪切试验或三轴排水试验得出。由于软土地基材料的特殊性,试验不易得到部分参数的准确值。采用ABAQUS建模进行了软土地基算例计算,并与土力学解析解对比证明其准确性。然后对基于摩尔—库仑模型的软土地基力学参数进行了敏感性分析,得到了各参数变化引起土体沉降变化的关系曲线,提出了泊松比、弹性模量、摩擦角和内聚力对土体沉降的影响规律,可为软土地基有限元计算的参数选取提供参考。

2.5D碳纤维增强碳化硅基体复合材料疲劳寿命

本文以2.5DC/SiC陶瓷基复合材料为研究对象开展疲劳失效机理研究。首先,开展了2.5DC/SiC陶瓷基复合材料的力学试验,获取了复合材料的拉-拉疲劳特性,发现了2.5DC/SiC陶瓷基复合材料的疲劳破坏机理。然后,采用光学显微镜和扫描电子显微镜对C/SiC陶瓷基复合材料失效断口进行了观察分析。通过对比失效断口形貌和细观损伤模式,对2.5DC/SiC陶瓷基复合材料疲劳破坏特征进行了讨论。

基于Weibull模型的C/C复合材料销钉剪切强度分布及本构关系

针对C/C复合材料销钉力学性能各向异性的特点,开展基于Weibull分布模型的C/C销钉剪切强度分布及本构关系研究,探讨不同剪切方向对C/C销钉剪切强度和剪切本构的影响规律。基于两参数Weibull分布模型,采用最小二乘法获得不同剪切方向上剪切强度的分布规律;根据C/C复合材料损伤失效机制,采用基于Weibull分布的弹性损伤模型表征材料的剪切本构关系,并通过试验数据获取损伤模型中的参数。结果表明:通过Kolmogorov-Smirnov拟合优度检验,两参数Weibull分布模型能较好地表征C/C销钉剪切强度的分布规律;沿45°方向剪切的C/C销钉,其剪切强度最高;随着剪切角度的增大销钉剪切刚度逐渐降低,从0°方向上的19.46kN/mm下降到90°方向上的12.70kN/mm。

热残余应力对考虑微观孔隙碳纤维增强环氧树脂复合材料横向拉伸性能的影响

为研究由于材料固化产生的热残余应力对碳纤维增强环氧树脂复合材料横向拉伸性能预测结果的影响,发展了一种基于摄动算法的纤维和孔洞随机分布代表性体积单元(RVE)生成方法,建立更加接近真实材料微观结构的RVE模型。通过施加周期性边界条件,并赋予组分(纤维、基体和界面)材料本构关系,进而实现温度和机械荷载下模型的热残余应力和损伤失效分析。从结果中发现,材料固化过程会在纤维之间产生残余压应力,在模型孔隙周围产生沿加载方向的残余拉应力。所建立不含孔隙RVE模型的失效均是由于界面脱黏引起,材料固化在纤维之间产生的残余压应力会增加模型的预测强度。含有孔隙的RVE模型失效起始于孔隙周围的基体中,而材料固化在模型孔隙周围产生的热残余拉应力对含孔隙RVE模型预测的失效强度有降低作用。对于具有不同孔隙尺寸的RVE模型,模型的失效强度随着孔隙尺寸的增加而不断降低,但是热残余应力减弱了孔隙尺寸对模型预测结果的降低作用。对于具有不同长宽比椭圆形孔隙的RVE模型,热残余应力增加了孔隙长宽比对模型强度的降低作用。