双K准则中起裂韧度K_(IC)^(ini)的讨论

讨论了双K准则中起裂韧度的有关问题,分析了混凝土三点弯曲梁和楔入劈拉2种典型试验方法下,起裂韧度与失稳韧度的比值随起裂荷载与最大荷载比值及初始缝长与等效临界缝长比值变化的关系;用已有试验成果确定了2种典型试验方法下,混凝土起裂韧度和失稳韧度比值的大致范围;对混凝土起裂韧度的工程应用进行了讨论。

基于双K准则的不同掺量铁尾矿砂混凝土断裂特性研究

基于双K准则开展对铁尾矿砂混凝土断裂行为的研究。通过对5组铁尾矿砂掺量分别为0、25%、50%、75%、100%的铁尾矿砂混凝土标准三点弯曲梁试件进行断裂试验,测定各组试件的P-CMOD曲线和P-ε曲线,确定相关断裂参数。结果表明:普通混凝土与铁尾矿砂混凝土的断裂过程与破坏形态相近;铁尾矿砂用量的增加对起裂荷载与起裂韧度的提高程度比失稳荷载与失稳韧度更加显著;铁矿砂混凝土的延性略显逊色。

钢纤维混凝土裂缝扩展的双K准则研究

钢纤维混凝土的裂缝扩展过程仍然可以划分为裂缝不扩展、稳定扩展以及失稳扩展三个阶段,因此基于素混凝土提出的双K断裂准则仍然适用;按照线性渐进叠加假定推导了钢纤维混凝土的裂缝尖端净强度因子和桥连韧度的计算公式,给出了针对钢纤维混凝土的临界裂缝的解析解算法和便于实际应用的近似算法并在此基础上给出了双K参数的计算方法。分析讨论了钢纤维混凝土裂缝扩展抗力的来源,该抗力理论是基于混凝土黏聚力和钢纤维桥连应力共同作用得到的,已公开发表文献数据与之符合较好。开展了钢纤维混凝土的三点弯曲试验,结果显示其起裂韧度总体增长但不成线性关系,而失稳韧度与纤维的体积掺量成近似线性增长关系,符合本研究理论。

基于双K准则的混凝土断裂力学研究进展

文中介绍了双K断裂理论的提出和研究进展。综述了各国学者基于双K准则在混凝土断裂力学研究所取得的进步,主要涵盖内容,双K断裂理论的产生背景,国内外学者在试件形式、确定方法、影响因素以及理论延伸和应用方面对双K准则的研究成果。最终对双K准则的研究前景进行了展望。

基于双K断裂准则的U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究

为探讨U形渠道衬砌的冻胀断裂力学模型,采用有限元软件简化模拟混凝土衬砌板初始裂缝扩展,并结合线弹性断裂力学的双应力强度因子的混凝土双K断裂破坏准则,建立了冻胀力与冻结力共同作用下的U形渠道混凝土衬砌板冻胀断裂力学模型。根据混凝土双K断裂准则与冻胀条件下的混凝土衬砌力学模型,计算了U形渠道各部位混凝土衬砌板在初始裂缝扩展情况下,混凝土衬砌板冻胀断裂破坏的临界厚度。通过实例计算,验证了此双K断裂准则下的混凝土渠道衬砌冻胀力学模型具有一定的实际应用价值,为以后的U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计提供了合理的理论参考。

混凝土结构裂缝扩展的双G准则

断裂力学基本上有两种分析裂缝稳定性的方法 :应力强度因子法和能量法。在混凝土断裂性能的描述上两者应该是等效的。针对目前大多数混凝土断裂模型以应力强度因子型的断裂韧度作为判定准则 ,本文尝试从能量的角度出发 ,结合线弹性断裂力学和虚拟裂缝区上的黏聚力分布 ,以能量释放率G作为断裂性能判定参数 ,建立了混凝土结构裂缝扩展的双G准则。与双K断裂参数相对应 ,双G准则引入了两个重要的裂缝扩展判定参量 :起裂断裂韧度GiniIc 和失稳断裂韧度GunIc 。其中 ,起裂断裂韧度GiniIc 对应于起裂荷载Pini和初始裂缝长度a0 ;失稳断裂韧度GunIc 对应于极值荷载Pmax和临界有效裂缝长度ac。根据线性渐进叠加假定 ,可以把 (Pini,a0 )和(Pmax,ac)代入线弹性断裂力学相对应的公式直接求得GiniIc 和GunIc 。考虑到起裂荷载Pini的不易确定性 ,本文引入黏聚力分布引起的能量损耗GcIc,通过三者GiniIc 、GunIc 和GcIc的关系 ,给出了起裂断裂韧度GiniIc 和失稳断裂韧度GunIc的适用计算公式 ,并通过三点弯曲梁实验得到了验证。

碾压混凝土的断裂性能研究

碾压混凝土作为一种新型材料在水利工程和路基工程中得到了广泛的应用,其断裂性能对结构安全性有很大的影响。基于此,文章对混凝土断裂力学的发展过程进行了简要的介绍,对碾压混凝土Ⅰ型的断裂准则和断裂性能研究现状进行了分析,并对碾压混凝土Ⅱ型断裂性能和层面断裂韧度研究现状进行了分析。

混凝土K判据及K_(ⅠC)计算公式的探讨

根据已有的断裂实验测试资料和计算结果 ,对比按经典断裂韧度计算式计算的断裂韧度KⅠC和双K断裂准则中的起裂韧度KiniⅠC和失稳韧度KunⅠC,并计算按经典断裂韧度计算式用临界有效裂缝长度代替预制裂缝长度时的KⅠC值 ,认为工程中通常采用的按经典公式算得的KⅠC并不能全面体现混凝土开裂的真实情况。提出工程中宜采用双K断裂准则 ,并综合考虑安全因数进行设计。由于混凝土断裂试验中CMOD较难准确测定 ,提出通过Δ与CMOD的换算 ,以Δc 代替CMODc 计算临界有效裂缝长度ac,从而降低了实验难度。

钢纤维混凝土K_(ⅠC)计算公式初探

通过对钢纤维混凝土一组典型试验数据的分析,发现按ASTM建议的公式计算钢纤维混凝土的KⅠC,所得结果不能真正反映钢纤维混凝土的断裂特性.为此,从理论上分析了考虑缝端前缘断裂过程区的必要性,并应用双K断裂准则导出了钢纤维混凝土KⅠC的计算公式.

PVA纤维混凝土弯曲梁的加载断裂损伤测试分析

采用不同切口深度的PVA纤维混凝土梁进行四点弯曲实验,结合双K断裂准则,计算不同开口深度梁起裂强度因子和失稳强度因子,通过准脆性计算公式计算得到PVA纤维混凝断裂过程区裂缝开口位移和黏聚应力。

双K断裂准则在丹江口大坝安全性评定中的应用

对工程中出现的裂缝可用双K断裂准则进行裂缝的稳定性分析和结构的安全性评定。本文结合丹江口大坝18坝段上游竖向裂缝在水压力下的稳定性分析,介绍了双K断裂准则应用于工程的具体实施过程。将大坝混凝土钻芯芯样制成的圆柱体楔入劈拉试件,通过试验测定混凝土双K断裂参数,并分别采用三维数值法和解析法算得水压力作用下缝端应力强度因子值。比较缝端应力强度因子值和双K断裂参数的大小及相互关系,获得裂缝的扩展状态,合理指导对裂缝进行有针对性的处理。本文为双K断裂准则的工程应用提供借鉴和参考。

混凝土缺陷形状对楔入劈拉断裂性能的影响

为研究不同形状缺陷对混凝土双K断裂性能的影响,通过5组共计20个试件的楔入劈拉试验,探讨分析了无缺陷组试件、含圆形贯穿缺陷组试件和含线形贯穿缺陷组试件的荷载张口位移全过程曲线、起裂荷载和失稳荷载,并通过叠加法计算了相应的起裂韧度和失稳韧度。通过各种试件的对比研究表明,含缺陷的混凝土断裂形式与普通混凝土一致,但各组断裂参数存在较大差异,且起裂荷载、失稳荷载随缺陷体尺寸的增大而逐步降低;缺陷形状对断裂性能无直接影响,但断裂面纵向截面高度的变化是引起混凝土断裂参数变化的主要因素;起裂韧度不随缺陷的改变而发生变化,失稳韧度却随缺陷尺寸的增大而减低,断裂韧度计算还验证了将缺陷等效折减为纵向截面高度损失量的方法的合理性。

电测法研究混凝土的断裂过程

在混凝土表面悬空粘贴应变片,根据试验过程中应变片记录的变形数据,可以分析混凝土材料的断裂过程,确定起裂荷载和裂缝扩展长度,进而计算出起裂应力强度因子和失稳应力强度因子。计算结果符合双K理论。

混凝土断裂过程及尺寸效应分析

为研究混凝土裂纹断裂过程和最大承载力计算方法,通过实验机对四种不同尺寸混凝土紧凑拉伸断裂试件进行了加载过程实验,并对其中一个试件进行应变片跟踪测试。由实验结果分析得到了一系列关系曲线,如试件的载荷-加载点位移关系曲线,断裂损伤区变形随载荷变化曲线;并且计算了不同尺寸断裂试件的应力强度因子。结合计算粘聚裂纹应力强度因子的公式与断裂准则,完成了对承载力理论值的计算,并将其与实验峰值平均值进行对比,其结果是两者相比误差较小,表明此种计算裂纹结构最大承载力方法是可行的。

缝高比对不同强度等级混凝土断裂特性的影响

采用我国水工混凝土断裂试验规程推荐的双K断裂模型,确定C25、C35在缝高比0.2～0.5范围内的断裂参数,研究了两种强度等级下缝高比对混凝土断裂特性的影响。试验结果表明,试件的荷载值随着缝高比的增加而逐渐降低;缝高比为0.3或0.4的三点弯曲梁混凝土试件相对韧度较好;缝高比从0.2变化到0.5的范围内,混凝土试件起裂韧度值、失稳韧度值变化不大,起裂韧度和失稳韧度均可认为是一个常数;强度等级越高,断裂能越大,且断裂能随缝高比的变化而变化,缝高比为0.3或0.4时,混凝土试件的断裂能最大。

钢纤维混凝土断裂过程测试与力学性能

为了研究钢纤维混凝土的断裂过程和承载力的估算方法,分别对4种不同尺寸的钢纤维混凝土试件进行楔入式劈裂断裂试验,并对其中2个试件粘贴应变片进行断裂过程的跟踪监测。试验得到了一系列荷载位移关系曲线,由数据计算获得各个试件的荷载与张开位移关系曲线,以及断裂损伤区变形随荷载变化曲线。结合黏聚裂纹应力强度因子与断裂准则,对各组试件的承载力进行估计,并将其计算值与试验结果的平均值作比较,两者较吻合。表明用断裂力学原理分析该类材料结构的初期失效,和估计中小尺寸构件的承载能力是可行的。

自密实轻骨料混凝土的双K断裂参数和断裂能试验研究

自密实轻骨料混凝土(Self-consolidating lightweight concrete,SCLC)是一种自重轻,无需振捣的新型混凝土。其工作性能、耐久性能已有少量研究,但SCLC的断裂性能目前未见报道。该文配制了六组不同的缝高比的SCLC三点弯曲梁。通过试验测得的荷载-位移曲线,计算了SCLC的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度,并采用边界效应方法计算了真实断裂能。试验表明,SCLC的起裂断裂韧度随试件缝高比增大而增大,失稳韧度则随缝高比的增大而保持常数,为1.17MPa.m1/2。测得的断裂能Gf也随试件缝高比的增大而增大,真实断裂能GF=116.1N/m,过渡韧带长ab*=32.5mm。

超高性能水泥基复合材料动态断裂下承载能力和刚度退化分析

针对超高性能水泥基复合材料和基体砂浆,采用三点弯曲梁进行不同种类纤维、不同尺寸以及不同初始缝高比的静载断裂试验。并且在静载断裂试验的基础上进行初步动态断裂试验。依据双K断裂准则计算断裂参数,分析初始缝高比和不同种类纤维对断裂韧度的影响。研究动态断裂作用下超高性能水泥基复合材料承载能力和刚度的退化规律。试验结果表明:随着初始缝高比的增大,超高性能水泥基复合材料和基体砂浆的起裂断裂韧度表现为不变的趋势,失稳断裂韧度增加。进口纤维在改善极限荷载和增韧效果方面作用明显,国产纤维极限荷载的改善效果优于增韧效果。经过动态断裂作用的超高性能水泥基复合材料承载能力和刚度均有所下降;不带裂缝试件在整个疲劳过程中刚度退化不明显,带裂缝试件在疲劳过程中刚度退化过程可描述为:快-慢-快三个过程。

基于扩展有限元法的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展模拟研究

扩展有限元法(X-FEM)是一种研究裂纹扩展的有效路径,其基于单元分解的思想引入了加强函数,避免了在处理非连续问题时对网格重新划分。利用扩展有限元法模拟了混凝土三点弯曲梁开裂的全过程,得到了三点弯曲梁在不同缝高比、不同试件厚度条件下的荷载-位移曲线(P-CMOD),结合线性叠加原理和双K断裂准则计算其断裂参数,同时对这些参数进行比较分析。对不同距离偏置裂缝三点弯曲梁进行数值模拟,分析了初始裂缝位置对裂纹发展规律和承载力的影响。通过与已有试验得到的断裂规律进行比较,结果表明:起裂荷载和失稳荷载随缝高比增大而减小;随着试件厚度增大,起裂荷载和失稳荷载随之增大,但起裂韧度和失稳韧度没有明显变化;数值模拟结果符合试验的断裂规律,验证了扩展有限元的合理性。

高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线

采用楔入劈拉法试验,设置20～600℃共10组温度,试件尺寸统一采用230mm×200mm×200mm,初始缝高比为0.4.根据试验得到的荷载-开口位移曲线(P-CMOD)求得应力强度因子曲线(K曲线).基于虚拟裂缝黏聚应力,对高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线进行求解.将混凝土断裂全过程划分为4个部分,裂缝黏聚应力呈Petersson双线性软化曲线分布.计算表明,在某一特定温度下,裂缝扩展阻力曲线随裂缝扩展长度的增加而增长;阻力曲线随温度的上升呈下降趋势.对应力强度因子曲线与裂缝扩展阻力曲线进行裂缝扩展的稳定性分析.结果表明,当裂缝扩展阻力曲线位于应力强度因子曲线上方时,裂缝稳定发展;反之,裂缝将失稳发展.该判据可以等同于双K断裂准则,起裂韧度、失稳韧度是裂缝扩展阻力曲线上的2个关键点.