混凝土剪切断裂能与分形维数关系的研究

混凝土断裂试件断口蕴涵着丰富的力学信息,而传统的欧几里得几何难以对复杂的断口形貌进行描述.本文引入分形几何理论对断口形貌进行研究,结合宏观的断裂参量进行数值分析,从而找到了混凝土断裂微观现象与宏观力学量联系的桥梁.本文分析了混凝土四点剪切加载试件的断裂性能,计算了断裂韧度、断裂能等相关参数,并通过扫描电子显微镜对断口形貌观测,运用分形理论计算了此类断口的分形维数,分析了 型断裂断裂能和分形维数之间的关系.

四点剪切加载下混凝土裂纹扩展路径研究

混凝土在四点剪切加载条件下 ,断裂试件失稳基本上为Ⅱ型 ,随着裂纹的扩展 ,裂纹会出现分叉、偏斜 ,就存在断裂路径选择问题 ,当裂纹由水泥砂浆垂直入侵骨料时 ,裂纹可能穿过骨料扩展或绕过骨料沿界面扩展 .该文建立了四点剪切加载条件下 ,裂纹扩展路径选择模型 ,并以实验进行验证 .

不同边缘构件约束的剪力墙抗震性能

采用空间纤维模型作为宏观分析工具,提出了一个考虑刚度退化、强度退化和捏拢效应等特征的剪切力-变形滞回模型,对采用3种不同端部约束的剪力墙模型进行了反复加载非线性模拟分析,取得了与试验结果吻合的计算结果,证明所采用的计算方法能有效地模拟剪力墙构件在不同端部约束条件下的抗震性能和破坏机理.然后利用该分析方法对一系列不同端部约束形式剪力墙进行分析比较,来进一步探求端部约束对剪力墙抗震性能的影响规律.

基于各向异性损伤本构模型的砌体结构抗震分析

进一步完善了应力张量的线性变换方法,并将其应用于砌体材料本构模型的开发。在整体式有限元模型中,因不区分砌块和砂浆而将其视为匀质的连续材料,难以用受拉和受压两个损伤变量准确描述灰缝的II型滑移破坏。为解决这一问题,提出应再引入一个针对II型滑移破坏的损伤变量。基于以上研究工作,对砌体结构的振动台试验进行了模拟。模拟结果进一步验证了本文提出的弹塑性损伤本构模型的有效性,以及在进行结构非线性分析方面的优越性。由于本文提出的本构模型能够较为真实地描述砌体墙的破坏模式,因此使用该模型进行结构非线性分析,除了能够获取结构的位移和应力等反应外,还能较为准确地实时提供结构中的损伤分布状态信息,找出结构的薄弱部位,并据此合理地设计结构或进行相应的结构修复。

重型车辆撞击桥墩的破坏模式及抗撞性能分析

基于数值仿真技术建立重型车辆-桥墩碰撞有限元模型,对不同参数下桥墩的瞬态响应和破坏模式进行参数分析,研究参数主要包括桥墩直径、碰撞速度、车辆碰撞偏心距、上部结构的有效参与质量和箍筋间距等;讨论了规范建议的桥墩抗撞能力计算方法,并分析了其实际抗撞能力。研究结果表明,车辆高速撞击下桥墩的破坏形式以剪切破坏为主。由于车辆撞击下桥墩的动力效应十分显著,截面最大动态抗剪强度约是静态抗剪强度设计值的4倍。上部结构的参与质量对桥墩的破坏模式具有一定影响;配箍率的增加对抗撞能力的贡献比较有限;截面尺寸对桥墩抗撞能力的影响最为显著。20ms平均处理时的碰撞力峰值与桥墩截面抗剪需求比较一致。

重型车辆撞击桥梁下部结构的碰撞力持时和峰值的主要影响因素

桥梁规范中以恒定的静力作为车辆的撞击力,这种简单的规定已经不能满足现代交通和基础设施的高速发展。为了考察重型车辆碰撞桥梁下部结构的碰撞力持时和峰值的主要影响因素,在LS-DYNA平台上,采用经验证的车桥碰撞精细化有限元模型,对桥梁下部结构遭受重型车辆碰撞的全过程进行了数值模拟,分析了桥墩高度、车辆重量和速度等参数的变化对碰撞力持时和峰值的影响,参数研究结果为综合考虑不同参数作用的碰撞力设计方法提供了重要依据。

气密防护门风致飞射物冲击失效评估

为可靠开展气密防护门抗龙卷风设计与评估,利用数值仿真技术研究了某核电厂特种气密防护门在F4级龙卷风飞射物作用下的冲击性能和破坏机制。基于支撑旋转角和防护门破坏模式提出了气密防护门抗龙卷风安全性能和气密性评估标准;考察了气密防护门在三种风致飞射物撞击下的气密性、破坏模式、耗能机制及安全性能。结果表明:气密防护门在F4级龙卷风作用下未能满足使用要求,气密防护门在的F4级龙卷风作用下的破坏模式以侵入和局部变形为主,飞射物的撞击位置对防护门的耗能机制有一定的影响。

侧向冲击荷载下钢筋混凝土墩柱的性能

采用数值仿真技术建立了足尺钢筋混凝土墩柱精细有限元模型,分析了侧向冲击荷载下墩柱的动态响应和抗冲击性能,提出了一种基于截面损伤因子的损伤评估方法,讨论了不同碰撞参数对钢筋混凝土墩柱破坏模式和损伤机理的影响.结果表明:冲击荷载下钢筋混凝土墩柱的耗能主要分为接触区域局部耗能和构件整体耗能;当冲击体的初始动能恒定时,冲击质量和冲击速度的不同组合会导致钢筋混凝土墩柱损伤破坏机理的显著差异;基于截面损伤因子的损伤评估方法可以比较准确地描述墩柱的破坏状态.轴压力对墩柱抗撞能力的有利贡献比较有限,且墩柱随着轴力的增大更易发生剪切破坏;冲头刚度对碰撞力和墩柱动态响应的影响十分显著.