陶粒砼Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据研究

用混合有限元法,采用四边形等参单元算得三点弯曲梁和四点剪切梁的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。用对称三点弯曲梁和四点剪切梁试件测得陶粒砼K_(IC)和Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的临界K_Ⅰ、K_Ⅱ值。根据实验结果,建议了陶粒砼Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则和根据K_Ⅰ/K_Ⅱ值计算起裂角θ的公式。最后,与普通砼的结果以及断裂力学中3个复合型断裂准则进行了对比。     

混凝土Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹有效断裂准则

利用单边切口四点剪切梁进行了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验研究。根据试验结果采用四分之一点奇异有限元法计算了各试件的应力强度因子ＫⅠ和ＫⅡ；结合本文的试验结果在广泛收集、分析国内外混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验资料的基础上，建立了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型有效裂纹断裂准则，并与已有断裂准则进行了比较。     

混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹有效断裂准则

利用单边切口四点剪切梁进行了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验研究．根据试验结果采用四分之一点奇异有限元法（ｔｈｅｑｕａｒｔｅｒ－ｐｏｉｎｔｓｉｎｇｕｌａｒｅｌｅ－ｍｅｎｔ）计算了各试件的应力强度因子ＫⅠ和ＫⅡ；结合本文的试验结果在广泛收集、分析国内外混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验资料的基础上，建立了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型有效裂纹断裂准则，并与已有断裂准则进行了比较     

计及跨中界面破坏的碳纤维板加固砼梁四点弯曲破坏分析

借鉴复合材料力学，建立一种计及跨中界面破坏的分层剪滞模型，并结合能量破坏准则，研究了含裂缝的碳纤维板加固素砼梁和钢筋砼梁在四点弯曲荷载作用下的应力重新分布和极限承载力，首次定量获得了碳纤维板与砼梁之间的界面破坏区长度和极限承载力与界面剪切强度的关系．结果表明：界面破坏区长度随界面剪切强度和碳纤维粘贴层数的增加而减小；极限承载力随碳纤维粘贴层数的增加而增加，随界面剪切强度的增加是先增大后减小；适宜的界面黏结，极限承载力最高．     

陶瓷三点弯曲切口梁断裂实验与承载力分析

为探讨带切口陶瓷试件的最大承载力计算方法,采用实验机对7种不同切口尺寸的粗瓷矩形截面梁试件和4种切口尺寸的细瓷试件进行了三点弯曲加载实验,得到了各个试件的载荷一加载点位移关系曲线,并由实验最大载荷值和预制裂纹尺寸计算了其应力强度因子。通过黏聚裂纹模型和双K断裂准则计算弯曲切口梁的承载力,再由恒定应力强度因子计算该结构的承载力,并分别与实验载荷作比较。结果表明,由黏聚裂纹理论和双K断裂准则得到的计算值与实验结果符合较好。     

跨高比对混凝土双K断裂参数的影响

实验中经常采用标准三点梁测试材料的双K断裂参数；起裂韧度KIc^ini和失稳断裂韧度KIc^un，而在实际工程中，跨高比并不总是等于4，为得到材料实际且准确的断裂韧度，有要研究距高比对双K断裂参数的影响。文章通过数值模拟三点弯曲梁试件（跨高比范围3－8）来探究双K断理解能数随跨高比的的变化趋势。同时，数值实验模拟了材料强度及试件高度双K断裂参数的影响。结果表明，失稳断理解韧度KIc^un与跨高比无关，是材料内在性能，对混凝土材料而言，可以作为预测材料不稳定扩展的一个准则；而起裂韧度KIc^ini不仅随着材料的强度变化，就试件的高度和跨高比而言，也呈现出一定的尺寸效应，需要进一步研究。     

混凝土 Ⅰ-Ⅱ 复合型断裂试验的试件形式及试验装置系统

在总结分析有关研究的基础上，对进行稳定混凝土断裂试验所需的条件及试验测量误差进行了分析，提出了适于混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验研究的试件及其加载测量系统，并分析了引起测量误差的原因．结果表明，单边切口四点剪切梁是进行混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂研究较理想的试件之一     

混凝土断裂参数的灰关联分析

针对目前混凝土断裂试验数据少、较难应用传统统计方法进行分析的现状,将灰关联分析方法引入到混凝土三点弯曲梁和大型紧凑拉伸试件断裂参数的相关性分析中,考查了各断裂参数的相关性,讨论了各种相关性产生的原因．结果表明,三点弯曲梁的断裂韧度和断裂能有较大的尺寸效应,而紧凑拉伸试件的断裂参数无明显的尺寸效应,为混凝土的断裂分析提供了一个新的途径．     

混凝土双K断裂参数计算理论及规范化测试方法

就其课题组在双K方法方面取得的最新进展进行了汇报。结合当前由Hillerborg,Shah,Karihaloo,Bazant,Elices等学者及其合作者提出的各种断裂模型的优点，在双K方法中，提出了双K断裂准则并引入了相应的断裂参数KIc^ini，KIc^un和CTODc，该准则的优点在于，既考虑了分布在软化过程区的粘聚力，又以可供解析分析的应力强度因子参量作为表现形式。根据双K方法，在计算中，中需采用标准三点弯曲缺口梁、紧凑拉伸和楔入劈拉单一尺寸试件上进行简单的试验，无需卸载，且只要测定P－CMOD曲线上升段的初始柔度ci以及通过最大荷载的割线柔度Cs作为计算的输入数据，所有的计算都可在小型计算器上解析运行，而不必进行非线性方程求解、数值积分及回归分析。该双K断裂参数的计算方法在理论基础方面较为系统和完备，实验方法简便，可作为建立我国混凝土断裂参数规范化标准测试方法的参考草案。     

椭圆规律断裂准则的实验研究

本文根据文献[1]的实验数据,给出了Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ、Ⅱ-Ⅲ和Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ四种类型的复合型断裂的实验结果与三种断裂准则的理论曲线的对比,由此认为,椭圆规律准则是较符合工程应用的全复合型断裂准则。     

干湿交替对砂岩断裂特性影响试验研究

周期性的水岩相互作用对岩石的物理力学性能有较大的影响,被认为是影响岩土工程安全稳定性的重要因素之一。以典型的均质青砂岩为试验对象,利用中心裂纹圆盘试件开展了砂岩I~II复合型断裂试验,研究了干湿交替作用对砂岩I~II复合型断裂特性的影响;通过观测干湿交替后砂岩微观结构的变化特征,探讨了干湿交替作用的劣化机理;并结合复合型断裂则对试验结果进行了有效评估。研究表明,砂岩的纯I型,纯II型以及I~II复合型断裂韧度均随着干湿交替次数的增加而逐渐减小;其劣化趋势基本一致,但劣化程度略有不同。当加载角较大或II型分量主导时,干湿交替作用对砂岩断裂韧度的劣化影响更为显著。考虑了T应力影响的广义最大周向应变准则和广义最大周向应力准则都能对试验结果进行很好的预测。在纯II型时,基于广义最大周向应变准则的理论预测值比基于广义最大周向应力准则的理论值更接近试验值。     

大理岩II型断裂规律试验及数值模拟分析

通过对预制裂纹的大理石矩形板的剪切试验,分析了加载方式和预制裂纹的几何参量a/w对岩板产生II型断裂模式的影响.当a/w<0.30时,岩板在2种加载方式下均能沿预制裂纹尖端连线发生II型剪切断裂;当a/w>0.30时,岩板的断裂模式以I型张拉裂纹为主.通过有限元计算所得岩板内部状态参量的分布规律,利用最小二乘法对计算所得的KII因子进行多项式拟合,建立相应边界条件下几何修正函数,并通过试验计算断裂韧度KIIC.最后,利用辅助劈裂试验,验证了a/w对岩板II型断裂的影响的实质是由于岩板的预制裂纹外部的岩石优先开始发生劈裂.     

部分预应力砼连续梁的弯矩－曲率分析法

推导普遍适用的部分预应力砼梁截面的弯矩－轴力－曲率的关系．基于砼、预应力筋的和非预应力筋的应力－应变关系的非线性和超静定结构的次弯矩，计算不同配筋的边跨梁和中跨梁．计算结果表明，配筋指标在０．１～０．２５范围内，梁具有良好的延性和承载能力；提高有效预应力和相应减小预应力筋面积，能提高梁的延性．     

部分预应力砼连续梁的弯矩—曲率分析法

推导普通适用的部分预应力砼梁截面的弯矩－轴力－曲率的关系。基于砼、预应力筋和非预应力筋的应力－应变关系的非线性和超静定结构的次弯矩，计算不同配筋的边跨梁和中跨梁。计算结果表明，配筋指标在０．１～０．２５范围内，梁具有良好的延性和承载能力；提高有效预应力和相应减小预应力筋面积，能提高梁的延性。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性的试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

改性腈纶纤维混凝土梁的弯曲疲劳特性

为了获得具有经济性和良好技术性能的混凝土结构,有必要研究改性腈纶纤维(以下简称腈纶纤维)对混凝土弯曲疲劳强度及疲劳极限的增强作用。用四点加载方法研究了腈纶纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的腈纶纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能。研究结果表明:当腈纶纤维体积分数为0.085%时,腈纶纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的腈纶纤维混凝土梁的弯曲疲劳强度比素混凝土分别提高11.7%和15.7%;当应力水平为0.90时,腈纶纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的腈纶纤维混凝土梁弯曲寿命分别是素混凝土的22倍和29.01倍。底层撒布较长钢纤维的腈纶纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能优于底层只撒布一层钢纤维或只采用腈纶纤维来增强的混凝土梁。复合纤维增强混凝土适用于道路及机场跑道。     

考虑断裂过程区的混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据研究

根据以前的混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂实验资料,同时采用数值模拟实验的方法,基于双K断裂准则,分别计算了混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂试件失稳断裂破坏时,断裂过程区影响的临界有效裂缝长度ac及应力强度因子KⅠ、KⅡ。根据分析计算结果,建立了考虑断裂过程区的新的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂K判据,并与课题组以前的K判据作了分析比较。     

基于扩展有限元的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹开裂角分析

以ABAQUS为平台,利用扩展有限元方法,采用最大环向拉应力断裂准则模拟了有限大板和三点弯曲梁Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的开裂角。结果表明,采用扩展有限元法分析Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的扩展方向不需要预先指定裂纹扩展方向,解决了常规有限元方法的弊端;扩展有限元方法能够逼真地模拟复合裂纹的扩展行为,无须重新剖分网格,节省了计算成本,为解决实际复杂形状裂纹问题提供了方便的途径。     

简化脆性断裂裂尖模型及复合型断裂判据

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出一个新的简化脆性断裂裂尖模型,论证了裂尖荷载型式与裂尖断裂类型之间并不是惟一的对应关系,重新阐述和定义了裂尖处的应力强度因子和断裂韧度.通过对I型、II型及其复合型荷载作用下裂尖处应力场分析,提出了径向平面最大应力(M SRP)准则,认为在脆性断裂过程中,断裂方向由裂尖处径向平面上的最大应力所决定.分别针对I型、II型及I-II复合型荷载模式提出了裂纹断裂判断准则和开裂方向预测模型.通过推导得到了复合型荷载作用下严密完整的脆性断裂判据与裂纹开裂方向角的解析表达式,与有关脆性断裂试验结果进行的对比验证了所提出的模型及理论解的合理性.