混凝土结构多层次地震损伤模型

结构地震损伤始于材料层次,在截面、构件、楼层、结构层次逐步发展,终止于整体功能失效。为研究其在结构内部的演化机理,提出变形等价原理与广义力-变形关系。由此,建立在各层次上力学概念相一致的多层次地震损伤模型。依据各层次地震损伤破坏的一般规律,结合广义力-变形关系曲线,提出多层次损伤性能水准,定义临界损伤值与临界性能指标。利用归一化参数,以协调各层次广义损伤与性能水准的对应关系。基于大量试验数据及数值计算结果,分析临界性能点处的对应关系,通过数值回归方法得出各层次归一化参数。多层次地震损伤模型和多层次损伤性能水准能够正确计算和评价各层次损伤演化全过程与破坏状态,为进一步揭示结构地震损伤性能的内在规律奠定基础。

RC框架结构多层次刚度损伤演化计算

基于提出的变形等价原理定义了广义损伤变量,给出了"材料、截面、构件、楼层、结构"多层次刚度损伤的计算方法,各层次的刚度损伤可由材料刚度损伤积分求得。利用ABAQUS软件建立了"单跨12层钢筋混凝土标准框架模型试验"的计算模型,计算分析了结构各层次的刚度损伤演化过程。计算结果表明:在El Centro地震波三向作用下,结构的3~7层损伤严重且为梁铰破坏模式,第8层损伤严重且为柱铰破坏模式;构件端部截面破坏严重,3~8层构件端部截面的受压区混凝土被压碎。数值分析结果与试验结果基本一致,说明多层次刚度损伤演化分析能够正确反映结构破坏的内在机制。

RC框架结构多层次地震损伤演化分析方法

为掌握地震作用下结构在破坏过程中由材料至整体结构不同层次的非线性状态,基于单元耦合技术、多层次损伤性能水准、多层次地震损伤模型,提出了RC框架结构多层次地震损伤演化分析方法。根据耦合界面上能量平衡原理建立的单元耦合技术,能够同时准确计算结构整体力学性能和局部破坏细节,可用以结构多层次损伤数值模拟。按照"材料、截面、构件、楼层、结构"不同层次的破坏特征,提出了作为损伤性能评价标准的多层次损伤性能水准,且统一定义为五个水准。基于变形等价原理和广义力-变形曲线,建立了多层次地震损伤模型,其在各层次上具有一致的力学意义。以某原型RC框架结构试验为分析对象,详细阐述了结构多层次地震损伤演化分析方法。

植物纤维增强复合材料力学高性能化与多功能化研究

论文从植物纤维的微观结构、化学组成以及力学性能入手,针对植物纤维增强复合材料的界面性能,综述了国内外采用植物纤维表面处理方法来提升复合材料力学性能的研究进展,分析了所遇到的瓶颈,并进一步从复合材料结构设计的角度出发,充分利用植物纤维独特的多层次、多尺度的微观结构特点,通过揭示植物纤维增强复合材料多层次、多尺度的界面力学损伤破坏机制,实现了植物纤维增强复合材料的界面调控和力学高性能化.在此基础上,提出了植物纤维增强复合材料兼顾阻燃和声学性能的结构设计原则和特有的界面力学研究方法.此外,也介绍了相关基础研究成果在航空、轨道交通等领域的示范应用,并针对实现绿色复合材料的结构功能一体化的应用提出了未来研究方向.