混凝土裂缝端部粘聚力的计算

混凝土裂缝端部断裂过程区的粘聚力分布是导致混凝土断裂呈现非线性特性的重要原因。基于混凝土的断裂特性和虚拟裂缝端部存在粘聚力的分析模型 ,并通过分布函数的特性分析 ,提出了粘聚力分布函数的两种简化表达式 :一为单参数待定式 ,另一为双参数待定式。由变形体叠加原理 ,推导出计算单参数待定函数公式和计算双参数待定函数代数方程组。进而通过裂缝张开位移实测数据即可求得粘聚力分布 。

混凝土裂缝扩展的断裂过程准则与解析

该研究工作对混凝土这一多相的复合材料,通过实验和理论相结合的科学手段,建立了一套完整的描述混凝土裂缝发展的断裂理论以及分析方法。根据实验观测结果提出了双K断裂参数,可以反映混凝土裂缝发展特性。在线形渐进叠加假定基础上,给出了双K断裂参数的解析表达式。根据分布于断裂过程区上粘聚力对裂缝扩展阻力的增强作用,得到了双K断裂参数适用的解析解,并通过实验分析了各种可能因素对双K断裂参数的影响。在考虑粘聚力影响条件下,提出了裂缝扩展阻力的新KR曲线,并将双K断裂参数与之对应起来。研究工作又通过能量的观点提出了与双K断裂参数相对应的以能量释放率为参数的双G断裂参数。通过数值计算和实验分析证实了能量法和应力场法在描述混凝土断裂性能方面的等效性。

用实用解析法计算混凝土基于裂缝粘聚力的新KR阻力曲线

对三点弯曲梁混凝土试件,虚拟断裂过程区上粘聚力呈线性或双线性分布的,可以用实用解析法计算混凝土双K断裂参数及新K R阻力曲线。实用解析方法是用简单函数拟合Green函数,将粘聚力在裂缝尖端产生的应力强度因子积分算式转化为简单的算术表达式。该方法无需进行数值积分,简化了计算过程。采用不同尺寸的三点弯曲梁混凝土试件的试验结果,用实用解析法计算基于裂缝粘聚力的K R阻力曲线,与传统的数值积分计算方法对比,表明两种方法得到的K R阻力曲线很好地吻合。用实用解析法计算新K R阻力曲线具有很高的精度。

混凝土软化本构曲线形状对双K断裂参数的影响

双K断裂准则能够定量描述混凝土结构裂缝的起裂、稳定扩展和失稳断裂。通过简便的试验和基于裂缝扩展粘聚力的解析方法 ,可计算双K断裂参数KiniIc和KunIc。反映粘聚力变化规律的软化本构曲线形状影响起裂韧度KiniIc的确定。对于简单实用的双线性软化本构曲线而言 ,取ws=CTODc,并引入一个直接影响混凝土软化本构曲线形状的参量λ ,结合本课题组新近所做的三点弯曲切口梁试验 ,调整参数λ ,得到了与实测结果相符的双线性软化本构曲线形状 ,用于确定双K断裂参数。

混凝土断裂过程区长度计算方法研究

该文基于粘聚裂缝概念,以起裂韧度作为裂缝起裂和扩展的准则,提出了混凝土断裂过程区长度的计算方法。以Ⅰ型裂缝为例,计算了不同初始缝长和起裂韧度情况下的断裂过程区长度值,结合以往大体积混凝土的试验数据对其进行了验证。进而分析了断裂过程区长度的影响因素,结果表明:断裂过程区长度随初始缝长的增大而逐渐增大,随起裂韧度的增大而逐渐减小。

坝基界面在非线性水压力驱动下的非线性断裂过程模拟

基于多边形比例边界有限元法和粘聚裂缝模型提出了混凝土坝坝基界面在随缝宽非线性变化的水压力驱动下的非线性断裂数值模型。混凝土和基岩采用多边形比例边界单元模拟,界面裂缝的断裂过程区采用粘性界面单元模拟。因为界面裂缝总是处于复合断裂模态,故同时引入了法向和切向的界面单元,且考虑了裂纹面作用有法向和切向任意荷载时的应力强度因子求解。以裂尖为原点,裂尖附近的位移场和应力场在径向上解析求解,在环向具有有限元精度。因此无需在裂尖附近加密网格或采用富集技术即可求得高精度的解。对于界面断裂,可模拟出与两种材料差异性相关的非1/2奇异性。断裂过程区的水压力随缝面宽度变化,采用指数函数的形式进行表征,通过参数调整可实现不同分布的水压力的模拟。水压力与粘聚力考虑为与裂缝宽度相关的组合函数,便于非线性迭代的实现。结合多边形网格生成和重剖分技术,可方便地模拟界面裂缝在水力驱动下的扩展过程。算例研究表明了该文模型的有效性,从中也可看出考虑缝内水压及其具体分布形式对研究坝的稳定性具有重要影响。