基于Najar能量法的混凝土分形损伤本构模型研究

混凝土损伤模型的研究,实质上是研究损伤变量对混凝土材料本构关系的影响。在外界因素作用下,材料的累积变形引起结构内部损伤的发展,最终将产生宏观裂缝直至破坏。在混凝土损伤破坏过程中,"凹凸无序"的断裂面和"杂乱无章"的裂缝是对混凝土宏观力学性能离散化、非线性、随机性的最直接的体现和表征。基于断裂面和裂缝的分形特性,得到了分形应力、分形应变的基本概念,使之能更为准确地描述混凝土的宏观力学性能。通过Najar能量损伤理论,利用分形应力与表观应力、多重分形应变与表观应变之间的关系,推导得出了混凝土分形损伤本构模型,重新定义了Weibull概率分布的混凝土损伤扩展规律,得到了基于压缩变形分形特性的损伤演化方程。

初始损伤钢筋混凝土梁分形损伤本构及受弯承载力研究

为明确初始孔隙在荷载作用下对混凝土结构的损伤及裂缝扩展路径的影响,设计并分别制作了初始孔隙为0%、2%、4%和6%的8根钢筋混凝土梁,开展单调静载受弯性能试验,分析其力学性能和表面裂缝分形维数变化情况。通过将裂缝分形维数引入混凝土本构关系中,提出了钢筋混凝土梁抗弯强度计算方法。研究结果表明:预制初始孔隙缺陷的钢筋混凝土梁仍满足平截面假定,预制孔隙一定程度削弱了混凝土的力学性能,同时跨中裂缝的产生、扩展和演化更迅速。裂缝扩展路径的分形维数可以反映钢筋混凝土梁的损伤程度及其破坏过程,本文建议的钢筋混凝土梁受弯承载力的理论值与试验值吻合较好。

脆性材料中的分形损伤

材料损伤演化过程中的微裂纹分布是分形分布。本文由此探讨了脆性材料损伤演化过程中的分形机理，从纯几何和实验测定分析了损伤演化过程中的分形特征。进而讨论了损伤材料强度中的分形。

节理岩体的分形损伤张量

论述了分形几何及计算分形维数的方法；讨论了利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法在计算机上生成岩体节理网络图的原理；提出了一种分形损伤张量，并通过算例讨论了这种张量的可行性。

混凝土弹塑性单轴受压分形损伤本构关系研究

考虑混凝土单轴受压破坏机理,在混凝土静力损伤基础上引入弹簧-摩擦块模型,以模拟混凝土弹塑性阶段的细观结构变化。基于细观模型中弹簧、摩擦块对混凝土断裂面的影响,分析了混凝土受压损伤的破坏规律,建立了不同强度等级混凝土弹塑性单轴受压损伤本构模型,采用混凝土分形曲面模拟方法对所建模型进行了验证。结果表明:所建立的模型能够较好描述混凝土的塑性变形,对混凝土弹塑性的离散范围具有良好的预测能力。

混凝土单轴压缩分形损伤演化的CT试验研究

在试验室对混凝土立方体试块进行了单轴压缩试验,完成破坏试验后用断层扫描CT技术研究混凝土立方体试件破坏过程的演化灾变过程,重点利用分形数学理论对混凝土试件的裂缝形成演化过程进行了分析研究,得出了一些有价值的结论。

TC11焊接接头髙周疲劳分形损伤模型

根据金属疲劳断口具有几何分形特征,将Chaboche高周疲劳损伤模型推广到分数维空间,建立了综合考虑断口细观特征的髙周疲劳分形损伤演化模型.针对TC11钛合金电子束焊接接头,以载荷控制的疲劳试验为基础研究其高周疲劳性能;采用扫描电镜法(SEM)对断口微观特征进行定量分析,计算得到了各级载荷下疲劳断口的分形维数;通过对试验数据拟合,得到了疲劳损伤演化模型中的相关材料参数,从而建立了TC11焊接接头各级载荷下的分形损伤演化方程.

钛合金焊接结构疲劳损伤分形演化寿命预测方法

以航空发动机压气机常用材料TC11钛合金的焊接构件为研究对象,基于损伤力学理论对其疲劳损伤演化规律进行了研究,应用分形几何理论定义损伤变量,建立了用分形损伤变量表达的损伤分形演化模型。通过疲劳寿命试验和疲劳断口分维数测量,建立了疲劳损伤分形演化方程,进一步研究疲劳损伤参数与外载荷的关系,给出了一种能够将结构宏观疲劳损伤寿命与反映结构细观损伤效应的分维数相联系的新的疲劳寿命预测方法。

分数维空间中的损伤力学研究初探

结合损伤力学和分形几何理论，给出分数维空间中分形损伤变量定义ω（ｄ，ζ）及其解析表达式．指出欧氏空间损伤变量ω０实际是分数维空间分形损伤变量ω（ｄ，ζ）当维数取Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ维数时的一种特例，将欧氏空间损伤变量定义推广到分数维空间，建立起一种兼顾反映损伤细观结构效应和宏观损伤力学分析需要的损伤定义与描述方法．在此基础上，推导了材料损伤演化律和损伤本构关系的分形表达形式．作为例证，文中分析了单调压缩载荷下混凝土损伤及演化行为．实验对比分析表明：分形损伤模型较好地反映了混凝土实际损伤力学行为．

基于损伤能量耗散的岩体块度分布预测

提出一整套岩体块度分布预测方法。首先,根据岩石分形断裂切割岩块的块度形成机制,利用能量守恒关系,建立损伤–能量–碎块尺寸理论关系式。为方便应用,将该式简化。然后,根据块度分布的自相似性,将岩石块度分布特性应用于岩体块度分布预测。提出适合工程应用的损伤模型建立方法,并针对岩体块度分布的特点,定义岩体裂隙损伤参数。作为实例,计算金川节理岩体的块度分布。该研究对于自然崩落法采矿岩体块度分布预测具有重要意义。

岩石块度的分形演化模型及其应用

提出一整套岩体块度预测方法.根据岩石分形损伤断裂切割岩块的块度形成机理,利用能量守恒关系,建立了损伤-能量-碎块尺寸理论关系式.为方便应用,将该式简化为块度-损伤演化关系式.提出了适合工程应用的损伤模型建立方法,并将其应用于岩石块度预测.根据块度分布的自相似性,将岩石块度-损伤演变关系式推广应用于岩体块度分布预测.对于节理岩体,计算裂隙损伤变量,利用块度-损伤关系式计算当前岩体块度.作为实例,计算了金川橄榄岩体块度分布.

基于有限元分析的车用铝合金疲劳损伤研究

寻找最佳损伤变量以表征疲劳损伤程度一直以来都是疲劳失效研究中的重难点。基于试件内部缺陷体积幅值、缺陷数目及分形维数建立的分形损伤变量D_(d),可以有效地表征疲劳损伤的演化规律。通过有限元分析,获得基于弹性模量的弹性损伤变量D,然后对比各个加载阶段的弹性损伤变量D与分形损伤变量D_(d),验证分形损伤变量D_(d)表征疲劳损伤的有效性。

废玻璃粉混凝土的动态损伤本构方程

研究了不同掺量的废玻璃粉混凝土在1.5 m和2.0 m落锤高度下的动态力学性能,并提出了一种表征废玻璃粉混凝土动态力学响应的动态损伤本构方程。结果表明:废玻璃粉混凝土的抗压强度随着废玻璃粉掺量的增加而降低;利用MATLAB程序计算得到的分形维数来表征废玻璃粉混凝土的损伤因子是完全可行的;修正后的ZWT非线性率型本构方程的理论曲线与试验曲线吻合较好。

岩石强度尺寸效应的研究方法和机理的研究

论述了目前研究岩石强度尺寸效应现象的四种方法,指出了每种方法存在的不足,讨论了岩石强度尺寸效应产生的机理,探讨了岩石强度尺寸效应研究方法今后的发展方向.