钢筋混凝土受弯构件的断裂有限元分析

将混凝土线弹性断裂力学用于钢筋混凝土结构，对五种不同含钢率的钢筋混凝土梁的裂缝扩展问题，分别进行了以应力为判据的钢筋混凝土非线性有限元计算和以应力强度因子为判据的断裂有限元计算，同时对两组不同配筋率的钢筋混凝土梁进行了试验研究．其结果表明，配筋率对裂缝的扩展有很大影响；用有限元法分析具有较低配筋率的钢筋混凝土构件时，按断裂力学的开裂准则要比按应力σｍａｘ≤σｌ的开裂准则更客观     

高强混凝土压剪构件的开裂强度分析

把线弹性断裂力学的理论应用到高强混凝土压剪构件的开裂强度分析中,建立相应的计算力学模型,导出了在压力和剪力的作用下,考虑构件横向及竖向钢筋作用于裂纹表面的复合应力强度因子K1,KII,并根据G判据,确定此类构件的开裂应力公式,给出了裂纹在不同倾斜角度下,影响构件开裂强度的各主要因素与开裂应力之间的关系曲线。     

钢筋混凝土柱壳的非线性分析

混凝土受拉开裂及多向压力作用下混凝土的非线性应力－应变关系是产生钢筋混凝土结构非线性反应的两个主要原因，据此建立混凝土破坏的一般准则，用这些准则建立非线性有限元分析的应力－应变增量关系，对于钢筋混凝土构件的有限元分析，文中介绍的方法可以直接考虑钢筋的作用，钢筋和混凝土两种不同材料的应力－应变关系可以分别考虑，便于有限元计算程序的编制。     

钢筋混凝土构件的断裂韧度

本文对带裂纹的钢筋混凝土构件进行了断裂力学分析,并通过试验和有限元计算得到了含裂纹钢筋混凝土构件中KIc的尺寸效应和s/w(跨高比)值对KIc值的影响等问题进行了研究.在测试中还成功地应用了声发射测试技术监测裂纹的临界扩展点.     

黏土坡稳定性的断裂力学分析

采用线弹性断裂力学方法分析了黏土坡的断裂机理,结合有限元模型,对黏性土坡顶裂缝进行计算.分别得到了黏性土坡顶最易开裂位置和坡顶不同位置处裂缝的临界缝长随坡高和坡角的变化曲线以及坡顶裂缝的倾斜角与缝端等效应力强度因子关系曲线.结果表明:最易开裂位置随坡高或坡角的增加移向坡背一侧;离最易开裂位置越远,临界缝长越长;同一位置倾斜角不同的裂缝对竖向裂缝端部等效应力强度因子偏差微小,倾斜裂缝可以近似作为等长竖向裂缝处理.在此基础上给出了评价坡顶裂缝稳定性准则.实例显示,断裂力学方法能够简单、有效地分析黏土坡稳定性,为黏土坡的设计运行提供指导.     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

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.     

碾压混凝土重力坝非线性开裂分析

对碾压混凝土坝进行开裂分析，采用应力应变双层开裂判据判断单元的开裂状态，同时利用钝裂缝带模型、混凝土应力应变全过程曲线及调整力向量的有限元解法来反映混凝土的软化特性.以龙滩碾压混凝土坝为实例进行了计算分析.     

复合材料损伤与断裂力学研究

对纤维增强聚合物基复合材料进行了损伤与断裂力学分析,建立了材料的模型,采用基体横向裂纹的剪切迟滞分析获得较好的基体开裂的定量分析结果;采用边界配置法计算各向异性材料裂纹体的应力强度因子,建立裂纹的扩展判据,并对纤维断裂进行了弹性分析.针对玻璃纤维/酚醛复合材料层板进行了理论和实验分析,得到材质裂纹密度与刚度退化的相关曲线,实验结果验证了理论分析结果的正确性;得到应力强度因子S随裂纹尺度的变化曲线和对纤维断裂和脱胶引起的刚度退化的计算结果.     

平面角裂纹失稳扩展轨迹的焦散线法实验研究

根据动态断裂力学的基本原理和动态焦散线实验方法，研究了曲型平面角裂纹开裂角及其失稳扩展运动轨迹，推导出角裂纹失稳扩展的焦散线方程及动态应力强度因子的计算公式，进行了失稳扩展轨迹实验及其有限元计算，并指出应变能密度准则在确定裂纹扩展轨迹时的适用范围。     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性的分析

为全面了解ABAQUS有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律.     

钢筋混凝土梁抗弯承载力有限元分析

利用大型通用有限元软件ANSYS10．0,对钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了有限元仿真分析,包括开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、裂缝、应力应变分布等．仿真结果与理论结果吻合很好．此方法可以应用于钢筋混凝土梁构件承载能力的分析．     

碳纤维布增强RC构件小偏心抗拉数值分析

结合在役钢筋混凝土受拉构件承载力不足的特点, 采用大型通用有限元软件建立了碳纤维布增强钢筋混凝土小偏心受拉构件计算模型, 对碳纤维布加固后碳纤维布层数、配筋率等对构件开裂载荷、极限载荷的影响进行了分析,并通过6根构件进行试验对比. 研究表明, 粘贴碳纤维布可以有效地提高钢筋混凝土偏拉构件极限承载力, 而其对开裂载荷影响较小. 计算结果与试验数据有较好的一致性, 可供实际工程设计参考.研究成果对钢筋混凝土小偏心受拉加固具有理论指导意义和工程应用价值.     

钢筋混凝土梁开裂后钢筋应力变化规律

为研究开裂后钢筋混凝土构件内钢筋的应力变化规律,以钢筋混凝土梁为例开展研究.用ANSYS软件建立钢筋混凝土简支梁和连续梁模型,在其上施加均布载荷,通过减少单元来模拟梁内裂缝情况.分别模拟不同宽度、不同深度、不同位置的裂缝,并观察梁内钢筋最大应力的变化及最大应力位置的改变.研究结果表明:裂缝的存在仅仅影响裂缝截面处附近的钢筋应力;裂缝深度对钢筋应力影响显著,裂缝越深,裂缝处钢筋拉应力越大;裂缝出现会使梁中钢筋拉应力最大值出现的位置发生变化,由跨中向开裂处转移;裂缝位置越靠近跨中,钢筋应力最大值越大,但相对未开裂时的应力增加率不随裂缝位置变化而变化.     

基于韧性断裂准则的AZ31B镁合金板材成形极限预测

结合损伤起始判据和损伤演化准则,建立了完整的韧性断裂准则,基于ABAQUS中韧性损伤材料模型对AZ31B镁合金板材成形极限进行了预测。通过拟合单向拉伸应力应变曲线得到材料本构模型及损伤演化参数,建立了板材的Nakazima半球形凸模胀形有限元仿真模型,再基于韧性断裂准则预测了AZ31B镁合金板材室温下的成形极限,并分析了不同板材断裂失效判据对成形极限的影响。研究结果表明,基于所建立的韧性断裂准则,并以损伤演化过程中应变路径转变作为断裂失效判据,可以较准确地预测镁合金板材成形极限,得到的成形极限图与实验结果吻合较好。     

锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力模型

基于锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载能力退化的性能,考虑锈胀力引起的钢筋周围双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算模型;考虑截面锈胀后几何尺寸损失,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算模型.试验结果显示:试验值与计算值符合较好,模型可用于锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算分析.     

高压管汇三通管件有限元及疲劳断裂分析

应用固体力学中的有限元分析理论对高压管汇的典型构件－三能管分别在荷载工况为50,70,100MPa下进行分析计算,找出最大应力和最大位移所在位置,并在此基础上应用相应的断裂力学准则对此构件进行疲劳寿命分析、一次性失稳断裂分析及裂纹扩展寿命分析,从而为高压管汇的正确和安全使用提供了可靠的依据。     

新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析

提出一种新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式,在节点区中断外钢管,加设芯钢管,使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点直通、节点与所连接构件的混凝土成为一体,解决梁的内力在节点传递的问题。为验证新型节点的合理性和可行性,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元工具ANSYS,建立一个三维有限元模型,对芯钢管中柱节点模型的外钢管应力、芯钢管应力、混凝土应力、节点区裂缝进行了分析。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果吻合良好,节点的承载力大于被其连接的构件的承载力,满足"强节点、弱构件"的抗震设计原则,证实了新型节点的合理性和可行性。     

断裂力学的发展与研究现状

断裂力学是50年代开始发展起来的固体力学的新分支.主要按断裂力学发展的成熟度,着重介绍线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、断裂动力学这三种经典断裂力学的基本理论与断裂准则,简要谈及建立在奇异性基础上经典断裂力学断裂理论所存在的主要问题与矛盾,以及对新材料断裂理论的探索与对未来断裂力学的展望.     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估

考虑锈胀力引起的钢筋周围混凝土双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型;应用无粘结预应力钢筋应力计算方法,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型。试验结果表明：建立的承载力评估模型与试验结果吻合较好,可用于锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估。