混凝土坝的损伤及损伤仿真计算

通过对混凝土坝体破坏机理的损伤分析，介绍了坝体损伤计算，损伤场计算和损伤仿真计算的概念，理论和方法，并进行了坝体损伤仿真计算，在坝体损伤仿真计算中，考虑到温度损伤与荷载损伤的不同，采用了温度损伤概化模型及相应的损伤演变方程，同时还考虑到拉，压损伤的等效性，引入了相同的应变水平下混凝土拉，压损伤的等价系数。     

混凝土坝的温度损伤及损伤仿真计算

通过对混凝土破坏的温度损伤机理分析和试验研究，建立了混凝土温度损伤模型，给出了随温度变化的损伤演变方程，分析了混凝土温度荷载下损伤的累积规律，试验结果与理论计算结果规律比较吻合，验证了模型的正确性，并给出了混凝土坝温度损伤的仿真计算方法。     

具有初始损伤的混凝土动态轴拉力学性能仿真研究

基于瓦拉文公式与蒙特卡罗方法并采用Matlab语言构建了随机骨料数值模型,在损伤断裂理论基础上通过Python编程语言于砂浆界面、骨料与砂浆界面和骨料界面嵌入黏聚力单元,建立了二级配混凝土黏聚力模型用于描述混凝土中裂纹萌生、扩展、演化和贯通全过程.以建立的细观模型为基础,对不同孔隙率以及不同微裂纹密度混凝土试件进行了不同应变速率下的动态拉伸加载,研究了混凝土动态轴拉力学性能.结果表明：混凝土轴拉峰值应力与孔隙率呈明显非线性关系,下降曲线为对数函数趋势,孔隙率增加后其对混凝土轴拉峰值应力削弱程度降低,具有初始孔隙的混凝土动态抗拉强度随应变速率的增加而提高.具有初始微裂纹混凝土随着微裂纹密度的增加其峰值应力下降,且动态轴拉强度同样具有速率效应.     

碾压混凝土重力坝温度场与温度徐变应力仿真分析

结合百色碾压混凝土坝的工程实际情况，采用三维有限元浮动网格法对该坝施工期和运行期温度场、温度徐变应力进行了仿真计算。计算中考虑了混凝土热力学参数随龄期变化、坝体分层浇筑过程及自重、水压力对温度应力的影响。仿真结果给出了温度场、温度应力分布及其随时间变化规律，为碾压混凝土重力坝的设计和施工中的温控提供了参考依据。     

混凝土重力坝地震损伤数值模拟

为了模拟混凝土重力坝在地震作用下的损伤演变过程,采用混凝土塑性损伤本构理论,考虑应变速率变化以及混凝土材料损伤引起的刚度退化,利用有限元软件ABAQUS对某混凝土大坝进行了数值计算。分析结果表明:由于混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度,在地震作用下坝体出现损伤破坏的主要部位也是在拉应力较大以及材料刚度变化区域,主要分布在坝体上部几何形状突变部位和坝体垂直施工缝。该结论对混凝土重力坝的抗震性能评估及抗震加固具有一定的参考价值和指导意义。     

混凝土压缩时初始损伤及损伤演变的试验研究

混凝土在浇筑时会产生空隙和微裂纹 ,形成初始损伤 ,但其定量十分困难。文章通过试验的方法在 5组同一种混凝土试块中掺入不同数量的引气剂模拟初始损伤 ,通过单轴压缩试验 ,测出了该种混凝土的初始损伤值及理想无损弹模 ,并分析了试块在达到强度极限前的损伤演变规律。试验结果表明 ,当荷载小于试块最大承载力的 40 %～ 5 0 %时 ,损伤并不发展 ,其后才有所发展并逐渐增大。     

初始损伤影响钢的低温解理断裂韧性的细观力学分析

通过长条形孔洞附近的局部应力应变分布的细观有限元模拟计算,对初始损伤影响钢的低温解理断裂韧性的原因进行了研究.计算结果表明,预加载时引入的长条形孔洞缺陷在后续低温加载时,其前端产生了局部高应力应变集中,促使了解理裂纹的形核(pε≥pεc)和扩展(yσy≥fσ),使解理发生在较低的载荷下,引起了韧性的降低.随预载荷比P0/Pgy的增加,材料中的损伤量和损伤孔洞的尺寸增大,引起的局部高应力应变集中程度增大,可促使解理发生在更低的载荷下.这就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的缺口解理断裂韧性Pf/Pgy降低的细观力学原因.     

初始损伤金属耗能器冲击动力特性研究

通过在棚洞支座处设置金属耗能器代替传统砂石垫层,吸收滚石冲击能量,可最大程度减小滚石冲击力。常用的金属耗能器存在初始屈服荷载远高于平均压垮荷载的缺陷。为此,提出一种新型带初始损伤的金属耗能器,通过降低其初始屈服荷载,达到优化棚洞工程的目的。基于LS-DYNA研究轴向冲击荷载下不同初始损伤模式金属耗能器的动力响应,比较了其破坏模式、冲击力-位移关系与耗能效果。结果表明:合理的初始损伤设置可有效降低金属耗能器初始屈服荷载达40%;而平均压垮荷载、吸收的总能量基本保持不变,研究成果可为金属耗能器在棚洞工程中的应用提供依据。     

初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的细观力学分析

通过力学参数测量和微观观察研究了初始损伤对钢的延性起裂韧性影响.研究结果表明,随钢组织在预加载荷中产生的微孔洞初始损伤量的增加,其延性起裂韧性降低.并进一步对初始损伤孔洞在后续加载中的演化行为的细观有限元力学进行模拟计算及微孔洞初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的机理进行了研究.计算结果表明,初始大尺寸孔洞长大速度比较快,且在这些孔洞之间存在变形局部化,容易诱发二次小孔洞的形核和长大,从而使一次初始大孔洞连接,使材料延性起裂,因而大尺寸初始损伤孔洞主导了材料的延性起裂.随初始损伤量的增加,大尺寸孔洞的数量和尺寸增加,使孔洞聚合(延性起裂)时的应变降低,这也就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的延性起裂韧性Pi/Pgy降低的细观力学原因.     

混凝土初始损伤细观结构特性数值试验研究

细观结构特性是混凝土材料最重要的特性之一,细观结构参数的改变直接影响混凝土弹性模量、抗拉抗压强度等宏观力学性能变化.首先采用混凝土随机骨料模型进行混凝土细观数值试验,将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,使用有限元分析软件MSC.Marc,通过数值试验研究了孔径、孔隙率对混凝土抗拉抗压强度和弹性模量的影响规律.试验结果表明:混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;混凝土抗拉抗压强度随着孔隙率和孔径增大呈对数下降.其次,将数值试验结果与经验公式进行了对比,验证数值试验结果的正确性.最后,根据数值试验结果,建立了混凝土初始损伤与孔隙率和孔径之间的关系,描绘了细观尺寸下混凝土的初始损伤面,为建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,改善混凝土的力学性质打下了基础.     

一种受剪细观损伤单元模型及其应用

基于剪切损伤破坏机制,发展了相应的细观损伤单元模型,它由弹脆性的微弹簧和模拟裂缝滑移的塑性元件组成.混凝土单轴受压时的宏观性能可用受剪细观损伤单元的并联体来解释,由此建立了混凝土单轴受压的损伤本构关系模型,并建议了塑性变形的简化计算方法.通过引入混凝土剪切单元破坏应变分布随机场,推导了应力与损伤的均值、标准差的表达式.根据混凝土单轴受压时的应力-应变全曲线试验结果,结合随机建模原理和优化算法确定随机场参数和材料参数,将分析得出的受压随机应力-应变关系与试验结果进行比较,二者吻合良好.     

面板坝止水接缝的有限元模拟

钢筋混凝土面板堆石坝(简称面板坝)是最受坝工设计师欢迎的一种坝型,但其止水系统的设计十分关键。分析止水系统的方法因而也特别重要。针对目前用有限单元法分析面板坝常用Goodman单元模拟止水缝,而这种单元不能反映止水缝受力特点的缺点,本文提出了一种新的能反映止水缝特点的新型有限单元。这种单元已被笔者用于面板坝的有限元分析中。     

考虑应变率效应的混凝土动力弹塑性损伤本构模型

通过对损伤能释放率阀值的Perzyna粘性规则化,将作者提出的混凝土静力弹塑性损伤本构模型进行了动力推广,并将二者统一为一类基于能量的弹塑性损伤本构模型.给出了建议模型的基本公式以及在不同应变率作用下混凝土材料的数值模拟结果.分析结果表明:建议模型能够很好地描述混凝土在不同应力状态下的各种典型非线性行为,包括动力作用下的应变率效应.     

混凝土的两种损伤模型及其应用

本文首先用损伤力学的理论和实验相结合的方法,提出了两种描述混凝土损伤演变的模型——分段曲线模型和双线性模型.算例表明,利用这两种模型均能较好地描述混凝土的损伤特性.本文又将分段曲线模型推广到考虑温度影响的问题.并利用此模型用有限元方法计算和分析了柘溪单支墩大头坝表面裂缝的形成,计算结果和大头坝实际情况基本相符.     

混凝土压缩损伤参数的尺寸效应分析

浇筑标准及非标准尺寸混凝土试件,以掺入引气剂模拟初始损伤,研究混凝土压缩损伤参数的尺寸效应,当非标准尺寸试件在m(引气剂)∶m(水泥)=0、0.001、0.002和0.003时,其弹性模量随引气剂量的增加而减小,分别为32.76、28.77、26.80和26.29 GPa,经由损伤理论对实验数据的拟合分析,得出混凝土的无损弹性模量为36.38 GPa,初始弹性模量为32.76 GPa,峰值弹性模量为26.7 GPa。拟合分析结果可验证损伤参数尺寸效应的一般规律,并可导出大尺寸试件的损伤参数。     

浅析橡胶坝的损害原因及治理对策

结合多年的相关工作经验,从橡胶坝的内在局限和外在因素的影响,分析了橡胶坝的损害原因,并提出了一些富有成效的治理对策。     

拱坝砼标号合理选择的探讨

本文对砼设计标准，利用砼后期强度以及拱坝应力重分布的特点等方面的综合分析，探 讨了拱坝砼标号的合理选择以及降低拱坝砼个别部位抗压安全系数的合理性，以期获得更经济安 全的拱坝．     

不同初始孔隙率混凝土的声发射试验及损伤分形特征分析

为探索混凝土声发射信号特征参数与其损伤的演化关系,对单轴多级循环加载条件下的不同初始孔隙率混凝土试件进行了声发射试验.引入活跃系数对声发射现象发生的活跃程度进行表述,提出基于声发射能量评价混凝土服役状态的方法,分形理论分析了混凝土破坏过程中声发射能量分形维数（关联维数）的演化特征.结果表明:不同初始孔隙率混凝土试块声发射能量和声发射能量关联维数随加载进程的变化趋势基本相同,失稳破坏的临界位置相当.在混凝土破坏过程中,当声发射能量峰值下降后再次激增、能量均值超过100 m V· ms且活跃系数在20~70范围内连续放缓的现象出现时,预示混凝土材料的破坏.声发射能量关联维数随加载进程下降表明出现损伤,持续下降后并呈水平趋势,标志混凝土结构临近极限承载力.