应力空间下混凝土动态劈拉损伤演化方程及损伤界点的确定

为研究混凝土动态劈拉特性,进行了不同应变速率下的混凝土动态劈拉试验,建立劈拉应力水平与声发射能量数的数学关系式,明确了混凝土劈拉损伤演化方程,提出了损伤界点的概念。基于医学ROC曲线确定最佳临界点理论,分析出了混凝土劈拉破坏损伤界点所对应的应力水平。研究结果表明:高应变速率下,损伤第1阶段声发射信号开始产生时的应力滞后,当应力水平超过一定数值后,损伤第2段的声发射现象与低应变速率时的相似;损伤界点随着应变速率的提高向应力水平较高处推移,其变化范围为[0.71,0.77],且推移的规律服从线性分布,应力空间下混凝土劈拉损伤界点为0.75。

孔隙水压循环次数对混凝土损伤影响

历经不同孔隙水压循环次数(0,10,50和200次)后,进行了中低应变速率(10-4/s)下混凝土常三轴受压损伤特性试验研究,分析其峰值应力、应变和弹性模量等基本力学参数随孔隙水循环次数变化的关系。同时依据受压切线模量的退化定义了损伤变量,得到应力水平比-损伤曲线,对混凝土损伤特性进行了研究。结果表明:1历经不同孔隙水循环后,混凝土常三轴受压峰值应力和应变随循环次数的增加呈指函数增加的趋势;弹性模量随循环次数的增加呈幂函数减小趋势并逐渐趋于平缓。2历经不同孔隙水循环次数后,混凝土的损伤发展速度整体上均大于0次循环,且随着循环次数的增加损伤速度逐渐降低。3通过应力水平比-损伤曲线,将混凝土损伤演化过程分为3阶段:损伤起始阶段、损伤发展阶段和损伤失稳阶段,同时依据所求损伤变量数据,拟合构建了损伤随应力水平比的演化方程。4依据损伤3个发展阶段定义了损伤界点,分析了损伤界点和损伤3阶段的应力水平区间长度随不同循环孔隙水压次数的变化。分析表明,随孔隙水压循环次数的增加,损伤界点对应的应力水平先增后减。

不同加载速率下混凝土损伤阶段的划分

在不同加载速率(10^(-5)/s,10^(-4)/s,10^(-3)/s,10^(-2)/s)下进行混凝土试块单轴受压试验,基于改进后的Weibull模型构建了损伤变量,并在应变空间下对损伤曲线做了进一步的细化研究。首先根据损伤曲线的特点,提出了合理方法来确定损伤界点在曲线上的位置,两个界点将损伤曲线划分为3个损伤阶段。在此基础上,探讨了加载速率对损伤界点、损伤阶段长度的影响规律。研究结果表明:1第一损伤界点对加载速率的提高较为敏感,并随加载速率的增大几乎呈线性发展,第二损伤界点对加载速率的提高不敏感;2加载速率的提高使3个损伤阶段的区间长度重新分配,对前两个损伤阶段影响较大,对第3个损伤阶段区间长度的影响较小;3两损伤界点位置基本对称分布于峰值应变两侧,大部分损伤集中在峰值应力1倍的峰值应变范围内,且两损伤界点对应的应变水平比值约为3.5,并随加载速率的提高而减小。