混凝土强度对基于粘聚力的新K_R阻力曲线的影响

定量描述混凝土断裂全过程的新KR 阻力曲线 (裂缝扩展阻力曲线 ) ,可通过简便的试验和基于虚拟裂缝扩展粘聚力的解析法得到 ,它与混凝土的软化本构曲线形状密切相关。我们结合新进行的断裂试验 ,调整参数λ,从起裂韧度的解析解和其实测值相符入手 ,便可确定合理的双线性软化本构曲线形状 ,以其计算的KR 阻力曲线随混凝土强度的增加而增大。

混凝土软化本构曲线形状对K_R阻力曲线的影响(Ⅰ)——用于确定K_R阻力曲线的混凝土软化本构曲线形状

:基于虚拟裂缝扩展粘聚力的新KR 阻力曲线———KR(Δa) ,是较好地描述混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线 .通过简便的试验测定方法和基于虚拟裂缝扩展粘聚力的解析方法 ,就可计算KR(Δa) .KR(Δa)的解析解与选择的混凝土软化本构曲线形状有关 .对于简单实用的双线性软化本构曲线而言 ,参数σs,ws,w0 决定了软化本构曲线的形状 ,是影响KR(Δa)

柔性纤维混凝土的新K_R阻力曲线和双K断裂参数的试验研究

基于徐世烺和H.W.Reinhardt提出的虚拟裂缝扩展粘聚力的新阻力曲线和双断裂准则,以聚丙烯纤维混凝土为例,对柔性纤维混凝土的阻裂机理进行试验研究和理论分析,总结出柔性纤维对于混凝土的阻裂作用规律,可供同行参考。

混凝土K_R阻力曲线的实用解析方法

根据混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则,提出了新的KR阻力曲线及计算新方法。该KR阻力曲线认为,裂缝的扩展阻力由混凝土材料起裂断裂韧度KiniIc和黏聚力提供的阻力组成并等于裂缝扩展的驱动力。采用该方法,只需给出混凝土的起裂断裂韧度KiniIc,弹性模量E,抗拉强度ft和断裂能GF便可计算混凝土的KR阻力曲线,而无需测定试件的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)全曲线。在此基础上,研究了混凝土三点弯曲梁试件强度等级从C20到C120的KR阻力曲线,计算了强度相同初始缝高比不同以及初始缝高比相同而试件高度不同的混凝土KR阻力曲线,并探讨了各种情况下的断裂过程区长度以及黏聚力分布。研究结果表明:混凝土强度等级提高,KR阻力曲线上升,但其上升幅值逐渐减小,强度等级在C60以后,其上升幅值趋于稳定;混凝土的KR阻力曲线存在一定的尺寸效应,当韧带长度足够大时,KR阻力先增大,而后趋于稳定;混凝土强度等级提高,最大完整断裂过程区长度减小;试件的尺寸对断裂过程区长度也有着较大影响。

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。

基于裂缝扩展准则的K_R阻力曲线研究

根据混凝土I型裂缝扩展准则,将起裂断裂韧度作为材料参数,提出了一种新的计算混凝土结构裂缝扩展过程KR阻力曲线模型。该模型认为,裂缝扩展阻力由混凝土材料固有的抗裂能力和粘聚力提供的阻力组成并等于裂缝扩展的驱动力;应用该模型并借助有限元法计算了混凝土三点弯曲梁、楔入劈拉试件的裂缝扩展量、断裂过程区(FPZ)长度,在此基础上计算了混凝土试件的KR阻力曲线、研究了其尺寸效应,并与采用其他方法所计算的KR阻力曲线结果进行了比较。根据该文的研究结果,只要给出混凝土的弹性模量、抗拉强度和起裂断裂韧度,即可根据有限元法计算混凝土裂缝扩展过程的KR阻力曲线而无需测定混凝土试件的荷载-裂缝口张开位移等曲线。

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。

裂纹尖端张开角准则的稳态裂纹扩展实验研究

ASTM和ISO已发布获得低约束条件下断裂性能和裂纹稳态扩展阻力曲线的标准,标准中采用多种试验方法确定临界裂纹张开角度来表征板材的裂纹稳态扩展。本文采用准静态裂纹扩展试验方法,通过摄像技术测定裂纹尖端张开角(CTOA),验证标准对1mm厚度2024-T3铝合金板稳态裂纹扩展行为的有效性。研究了试样构型、裂纹尺寸和是否疲劳预制裂纹对裂纹稳态扩展过程中CTOA的影响。试验结果表明:裂纹扩展2mm后,距离裂纹尖端1mm处的CTOA趋于一个恒定值6°,这个值与试样构型和裂纹长度无关;同时,不预制疲劳裂纹对CTOA值和试样的最大剩余强度影响较小。

全级配混凝土Ⅰ型裂缝扩展全过程数值模拟

该文将起裂断裂韧度作为裂缝扩展的判定依据,应用ANSYS软件,对全级配混凝土Ⅰ型裂缝扩展过程进行数值模拟,分别计算了混凝土楔入劈拉试件的荷载-裂缝口张开位移曲线、临界裂缝长度和双K断裂韧度,并与溪洛渡大坝的断裂试验结果进行比较,吻合良好。同时,结合试验数据,将该文计算结果与《水工混凝土断裂试验规程》规定的标准尺寸试件断裂参数计算结果进行对比。结果表明:规程规定的方法也适用于大尺寸非标准试件双K断裂参数的计算,其误差率在5%以内。此外,对于全级配混凝土,只要通过试验测得其弹性模量、抗拉强度、抗压强度和起裂荷载,即可用该文提出的方法计算混凝土的双K断裂韧度和裂缝扩展全过程。应用该方法还可以得到全级配混凝土的KR阻力曲线。