层布式钢纤维混凝土力学行为与断裂性能研究

通过试验,研究了钢纤维体积掺量和长径比对层布式钢纤维混凝土力学性能及断裂性能的影响,对比了层布式钢纤维混凝土与素混凝土和钢纤维混凝土的力学性能及断裂性能,结果表明:层布式钢纤维混凝土改善了混凝土的力学性能,提高了混凝土的断裂韧度和断裂能.     

论混凝土破坏的尺寸效应

本文考虑混凝土破坏的骨料和试件尺寸效应，通过引人非局部体力场，研究了非均质材料的断裂与内部相互作用，并根据流变断裂学的方法和原理，探讨了外部物理量与内部相互作用的依赖关系，从而把断裂与裂纹体内部结构有机地结合起来．在此基础上将混凝土视为非均匀材料，以其骨料的最大粒径的倍数作为相互作用的有效范围，通过混凝土破坏试验，研究混凝土骨料对断裂特性的影响和混凝土断裂的尺寸效应．     

时间相依性断裂和损伤

本文研究了时间相依性断裂。分析了裂纹尖端损伤分布。从断裂力学和连续介质损伤力学角度出发讨论了蠕变断裂问题以及表征蠕变裂纹生长率参量的适用范围。在一定限定条件下导出了蠕变裂纹生长率的表达式。     

混凝土裂纹体的裂纹延迟失稳扩展

为对混凝土构筑物的裂纹延迟失稳扩展现象进行严格的理论论证以更深刻地理解它,基于整体能量平衡和裂纹前缘双重衰坏区的概念,建立了裂纹失稳扩展孕育期的理论。将混凝土构筑物视为由一个弹簧和一个Kelvin模型串联而成的三元流变模型表征的标准线性固体,分析了裂纹扩展期间发生的能量耗散和能量释放率G_1。在裂纹失稳扩展的孕育期,外衰坏区的整体特性是初级蠕变的而不是弹性的或瞬时塑性的形变,内衰坏区则随时间而发展二级蠕变。引人C*一积分的定义,并从而推导出用以解释孕育期间裂纹尖端附近整个衰坏区形变特性的特征时间和长度。其次,得到另外一些重要结论如下: 1 为正确对待混凝土构筑物的断裂,应将它看作是一个具有记忆的历史过程、一个具有耗散能的热力学不可逆过程。因此,通常的局部能量平衡方程不再能做为设立的整体能量平衡方程的推论而得到。2 将混凝土视作为标准线性体,其应变能释放率可分成两部分,一部分表明迟滞弹性效应,另一部分表明粘性流效应。所以,裂纹扩展时能量耗散,并且裂纹的形成是不可逆的。3 混凝土裂纹体的G-判据与K-判据间的关系是时间相依的。在恒载条件下,它的能量释放量随时间而增长到一个较高的极限值,从而存在裂纹延迟失稳扩展的临界裂纹尺寸。4 混凝土构筑物的断裂过程中,裂纹失稳扩展前是存在亚临界扩展阶段的,它显现与否取决于所施应力水平。在此阶段,虽然外载保持固定,但裂纹仍随载荷持续时间而缓慢增长,所以裂纹前缘的应力场也是时间的函数。5 在裂纹失稳扩展的孕育期,裂纹尖端的外衰坏区呈初级蠕变变形.而内衰坏区随时间发展着二级蠕变。在长时间后,整个衰坏区的蠕变发展。裂纹尖端应力场可由包括C*的方程(44)给出,而C*与载荷参数有关。6 用以说明裂纹尖端附近整个衰坏区变形特性的特征时间,可从衰坏区蠕变应变集中的“短时间”与整个衰坏区蠕变从初级发展到二级而三级蠕变的“长时间”之间的差推导出。本文研究成果解释了某单支墩大头坝在蓄水8年后原有约3米长的浅裂纹突然失稳扩展成深达50米左右深裂纹的成因。     

应变软化混凝土内蕴时间非弹性本构关系(英文)

按照Valanis的理论,我们引进了一个新的内蕴时间量度。本文给出了适合于应变软化混凝土的内蕴时间非弹性本构关系以及混凝土的粘弹性本构关系。计算结果与实验比较表明本文结果能很好地与实验点相吻合。本文的两个本构关系在混凝土结构的断裂问题的分析中均是极为有用的。     

弹性及粘弹性体双梁模型裂纹的复合型问题

本文论及类梁弹性或粘弹性裂纹体的复合型问题。文中指出:由于物体几何的非对称性,一个非对称双梁模型裂纹,尽管在对称载荷的作用下,也将非对称地扩展。我们采用了部分弹性基础双梁模型来确定这种情况下的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。对于蠕变过程中Poisson比v保持常数的标准线性裂纹体,其断裂角度与线弹性裂纹体的断裂角度相同。当(K_Ⅱ)/(K_Ⅰ)巳知时,它们可以从前文的结果中确定出来     

开裂准则及结构钢开孔板断裂试验

参照混凝土5参数破坏准则,给出了结构钢在σm>0范围内的旋转抛物面断裂准则.以结构钢屈服面和断裂面相切于三向等拉伸破坏点为假设,导出了结构钢的屈服面方程.并对10个结构钢作了开孔板拉伸断裂试验,结果显示:断裂面有明显的剪切滑移痕迹,断裂类型为正断和剪断混合型.通过对开孔板断裂试验的数值模拟分析,验证了建议的断裂准则具有较高精度,并给出了结构钢抗断设防图.     

绿色生态混凝土试验研究

为同时满足绿色生态混凝土强度及植生要求,提出绿色生态混凝土的目标空隙率(25%左右)和28d目标强度(5~10 MPa);根据绿色生态混凝土组成材料(碎石、水泥、粉煤灰等)性能试验结果及拟定的目标值,提出了一种新的绿色生态混凝土配比设计的方法,设计了绿色生态混凝土试验配合比,根据所提出的配制技术进行试验研究;利用绿色生态混凝土的强度和空隙率试验结果建立强度与空隙率的数学模型,并对配比进行优化,根据优化的配合比进行了生态混凝土配制试验.试验结果表明:提出的配合比设计方法行之有效,根据该方法配制出来的生态混凝土强度和空隙率能够满足既定要求,植草能够很好地生长,完全满足工程实践要求,能够较好地指导工程实践.     

普通水泥混凝土路面施工断板预防措施

普通水泥混凝土路面施工中容易产生水泥混凝土板体断裂的质量问题,不但影响了普通水泥混凝土路面正常的使用,还影响了公路行车的安全,使公路运输的经济效益和社会效益受到了深层次的影响。本文作者在公路建设多年工作的基础上,对水泥混凝土板体断裂产生的原因进行了分析,提出了在普通水泥混凝土路面设计工作中预防断板的方法,提供了普通水泥混凝土路面施工过程中控制断板的措施,希望能够克服水泥混凝土板体断裂的问题。     

绿色生态混凝土试验研究

为同时满足绿色生态混凝土强度及植生要求,提出绿色生态混凝土的目标空隙率(25%左右)和28 d目标强度(5~10 MPa);根据绿色生态混凝土组成材料（碎石、水泥、粉煤灰等）性能试验结果及拟定的目标值,提出了一种新的绿色生态混凝土配比设计的方法,设计了绿色生态混凝土试验配合比,根据所提出的配制技术进行试验研究;利用绿色生态混凝土的强度和空隙率试验结果建立强度与空隙率的数学模型,并对配比进行优化,根据优化的配合比进行了生态混凝土配制试验.试验结果表明：提出的配合比设计方法行之有效,根据该方法配制出来的生态混凝土强度和空隙率能够满足既定要求,植草能够很好地生长,完全满足工程实践要求,能够较好地指导工程实践.     

板料拉深成形过程中变压边力的数值模拟方法

起皱和断裂是板料成形过程的主要失效模式，合理控制成形过程中压边力，可以消除这些缺陷，提高成形性能，以轿车前门内板的成形为例，采用Dynaform软件对变压边力控制的成形工艺进行了数值模拟计算，并得到了该零件采取变压边力时的最优控制变压边力曲线。     

裂尖塑性流变区的实验研究（Ⅱ）

为了进一步验证我们关于流变断裂学理论的新见解,特别是作者提出的“变质量断裂模型”的正确与否,本文对裂尖塑性流变区的实验研究进行了阶段性的报告。文中提出了“光塑性实验新方法”,在国防科大和兰卅石油机械研究所的支持下,利用现代高科技成果对塑料试件随外载连续而不可逆的色度场进行了数字图象分析和红外扫描研究后,使我们能定量地给出裂尖塑性区随裂纹扩展的变化情况及对应的温度场,应力应变场和热耗散值。文中给出了部分由计算机处理后的彩色图片和计算结果。这些新的方法和实验结果表明我们在这方面的研究走在国内外前列,它不但为断裂力学研究提供了新的方法和手段,而且在弹塑性力学,有限元计算和解决工程实际问题等方面都具有广泛而重要的应用价值。     

非局部断裂与尺寸效应

根据流变断裂学的理论和方法,结合非局部场理论和不可逆热力学,对裂纹扩展过程中的变形、热力平衡、热流变响应以及断裂的尺寸效应进行了探讨.由于变形的非协调性.以及裂纹扩展过程中新表面的产生,导致体积与表面物理量的相互转换,而使局部化假设失效,文中导出了一组更为广泛的描述裂纹扩展过程的局部热力平衡方程以及相应的边界条件,本文将断裂作为变形的极限行为,首次将它引入本构方程,把裂纹扩展表面能作为本构变量,给出了裂纹扩展对热流变响应的影响的一般形式,进一步揭示了Griffith表面能的本质和断裂的不可逆性,从而把流变与断裂在不可逆热力学基础上更紧密地结合起来了。最后,从一般的角度研究了断裂的尺寸效应,并指出非均质是产生尺寸效应的重要原因之一。     

Q235开孔管断裂试验研究

为研究结构钢断裂机理及抗断设防,对10个结构钢开孔管试件进行断裂试验,较为精确的记录了试验全程载荷—位移曲线.试验表明：裂纹起始于受三轴强约束的开孔长轴厚度中央处,随后沿厚度方向扩展,裂纹贯通后迅速沿管壁发展,宏观裂纹大致垂直于载荷方向,塑性变形只发生在开孔处很小的范围内,断口有明显的颈缩现象,且有大量韧窝出现.其断裂形式为正断与剪断混合型,显示了断裂的定性规律.从整体上看,试验数据离散性较小,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据.     

植筋混凝土压弯构件的恢复力特性

植筋技术是一种新的钢筋锚固技术，在解决新老混凝土连接、钢筋漏埋、错埋等钢筋生根问题中发挥着重要作用。被广泛应用于结构加固改造中，为研究植筋构件的延性和抗震性能，设计制作了两组六个钢筋混凝土压弯构件。一组为整体浇注的构件，一组为植筋构件，通过试验。对比分析了两组构件在反复周期荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线、极限承载能力、极限变形能力与延性。并进行了理论分析，对比分析表明，在植筋锚固长度大于20D的情况下，植筋压弯构件的极限承载能力、极限变形能力和延性等主要力学指标都与整浇构件相当，植筋构件的抗震性能是可靠的。     

功能梯度材料的裂纹分析及有限元计算

非均匀介质力学的早期研究最先始于密度及力学性质随深度变化的弹性波问题.此后,非均匀介质力学的研究便云集了广泛的研究者.本文,分析和计算了功能梯度材料的裂纹尖端场及应力强度因子.比较了均匀材料与非均匀材料裂纹尖端场,指出:材料梯度不影响裂纹尖端的奇异性阶次和角分布函数,但影响应力强度因子(SIF)值.作为断裂力学的重要参数,应力强度因子是材料梯度,外载荷及构件几何形状的函数.文中,假设材料的弹性摸量按具有不同系数的指数变化,使用有限元方法获得了裂纹尖端位移,然后使用外推法得到了功能梯度材料张开型断裂的应力强度因子.     

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。     

持有荷载作用下钢筋混凝土节点抗震性能研究

为研究持有荷载作用对钢筋混凝土节点抗震性能的影响,基于大型有限元软件ABAQUS建立了钢筋混凝土节点的抗震性能分析模型,并对其进行了数值分析。结果表明,持有荷载比、柱截面含钢率、柱箍筋加密区体积配箍率、混凝土强度等级、梁柱线刚度比对持有荷载作用下钢筋混凝土节点抗震性能影响显著,钢筋强度等级对持有荷载作用下钢筋混凝土节点抗震性能影响不大。