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.     

混凝土断裂韧度尺寸效应探讨

从国内一些单位近来所进行的断裂试验数据看,虽然在计算断裂韧度KⅠc时,裂缝长度a的取值为已经考虑了断裂过程区影响的临界有效裂缝长度ac,但KⅠc仍是有尺寸效应的,且基本满足由Weibull脆性破坏统计理论所导出的尺寸效应关系式,严格地说,此尺寸效应关系式只能在包括缝高比a/h在内的所有几何尺寸均相似的条件下才能应用.但大、小尺寸试件的临界缝高比ac/h往往是不相似的,因此尺寸效应关系式还应乘上一修正项.     

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。     

碾压混凝土断裂性能研究

提出了测定Ⅰ－Ⅱ复合型裂缝断裂能的方法,用试验论证了不同组合Ⅰ－Ⅱ复合型试件的断裂能属同一量级;对不同应力强度因子水平的试件进行了碾压混凝土层面的徐变断裂试验,得到了应力强度因子水平与断裂时间的关系。     

材料线弹性断裂力学的断裂准则研究进展

断裂准则在预测含裂纹材料发生破坏的时间、位置和裂纹扩展路径等方面具有重要意义。重点总结了线弹性材料中裂纹的断裂准则,阐述了应力强度因子准则、最大能量释放率准则、最大拉应力准则、最大拉应变准则、最小应变能密度准则等常用的断裂准则理论及其现状,以及这些准则的优点和局限性;基于常用断裂准则对应力分量和临界半径考虑不足,归纳了国内外学者提出的修正断裂准则,包括考虑T应力(非奇异项)和可变临界半径rc的影响。分析了断裂准则在岩石和混凝土脆性材料中的应用,针对基于断裂准则预测其破坏行为时存在的难题,建议将裂纹尖端应力场的高阶项T应力引入断裂准则,能更准确地预测裂纹的扩展路径与偏转角。     

颗粒尺寸对岩石抗拉强度和断裂韧度影响的数值模拟

选取三种粒径(平均尺寸1.02,2.12,3 mm)花岗岩试样,利用自主开发的岩石破裂过程数值计算软件(RFPA-DIP细观版),进行带缺口试样三点弯曲试验.利用虚裂纹模型描述岩石试样达到峰值载荷前的断裂过程区,引入双线性应力分布模型,将试样内部平均颗粒尺寸与虚裂纹模型建立起联系,通过数值模拟可分别计算出不同颗粒尺寸花岗岩的抗拉强度和断裂韧度.通过引入分形维数概念来表达不同颗粒尺寸花岗岩试样内部颗粒分布的特征,得到结论:颗粒尺寸与分维值呈反比例关系,分维值较小的花岗岩试样其抗拉强度和断裂韧度相对较小.     

砼断裂韧度尺寸效应的试验研究

为研究混凝土断裂韧度的尺寸效应,将基于Weibull统计破坏的尺度律与基于Bazant能量释放的统一尺度律进行对比,进行了三种混凝土断裂韧度,即起裂韧度 、失稳韧度 及临界裂缝尖端张开位移CTODc的试验研究。采用在建桥梁所用高强混凝土材料制作了6组几何相似,最大尺寸为S×H×B=1280 mm×320 mm×160 mm,总共18根带预制缺口的素混凝土平面应变三点弯曲试件,应用MTS材料试验机、动态应变仪等测试手段获得了试件的载荷-加载点位移、载荷-裂缝口张开位移全过程曲线以及裂缝前沿应变等。计算结果发现考虑了裂缝前沿过程区影响后的混凝土断裂韧度仍然表现出一定程度的尺寸效应,而Bazant统一尺寸效应律较Weibull尺寸效应律更适合预测大尺寸混凝土材料的断裂韧度。     

混凝土断裂韧度 K_(ⅠC) 尺寸效应极限值的讨论

根据Ｗｅｉｂｕｌ脆性破坏统计理论，假定大尺寸混凝土试件ＫⅠＣ的统计分布和小尺寸试件服从同样的Ｗｅｉｂｕｌ分布，可以得到大、小试件ＫⅠＣ的尺寸效应关系式．在此基础上，本文进行了数学分析，对诸如大坝这样的大体积混凝土结构，提出了断裂韧度ＫⅠＣ的极限值的看法．这对大坝的开裂问题的分析计算有重要的参考价值     

断裂韧度阻力曲线的单试样分析测定法

在单试样三曲线关联分析的基础上,提出一种新的单试样测定断裂韧度阻力曲线的分析方法和步骤,编制了计算机应用程序。该方法反映裂纹试样的宏观断裂过程,与标准多试样法的测定结果相符。     

混凝土三维断裂临界曲面研究

本文对按应变能密度理论和最大拉应变理论所推导出的两个三维复合型断裂临界曲面作了简要介绍.并叙述了以35组混凝土试样进行Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ和Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型各种复合型断裂破坏试验为依据所得出的混凝土材料的两个试验临界断裂曲面.结果表明,按最大拉应变理论所得到的理论临界曲面和试验临界曲面相当接近.由本试验所得到的临界断裂曲面,及其拟台的经验判据式为判别含各种复台状态裂纹的工程构件中的裂纹是否会失稳扩展,提供了一个准则.     

压剪复合应力强度因子和混凝土压剪断裂判据

含裂纹构件在压剪荷载作用下,裂纹面将闭合.本文在对裂纹前缘应力场的奇异性分析后,得出裂纹尖端只存在K_Ⅱ的结论.试验研究表明,混凝土在压剪情况下的破坏仍符合库仑-莫尔准则.因此,本文对压剪断裂提出了考虑裂纹面闭合和材料内摩擦双重影响的判据:在起裂时,是纯Ⅱ型扩展;其后是沿裂纹扩展方向剪断;并给出两个判据式.经8组单边裂纹压剪试样的试验验证,结果是令人满意的.     

钢筋陶粒混凝土和普通混凝土断裂参数K_(IC)和CTOD_(IC)的试验分析

通过对加筋及无筋陶粒混凝土和普通混凝土带大、小缺口的三点弯曲梁进行试验和有限元分析,对其断裂性能进行研究,分析得到配筋大小、混凝土品种和强度、切口深度对混凝土断裂韧度K_(IC)及临界裂缝尖端张开位移CTOD_(IC)的影响。提出了断裂韧度K_(IC)与混凝土抗拉强度、切口深度的计算公式。试验和分析证实。裂缝开始失稳扩展时,CTOD_(IC)值的变化范围很小,有可能成为控制混凝土失稳断裂的材料参数。     

混凝土重力坝坝踵区的断裂分析

采用重力坝坝型试件作断裂实验，试验结果证明：重力坝坝踵的断裂分析不能只由应力强度因子来确定，应考虑非奇异项应力对断裂的影响，考虑应力表达式取多项的最大拉应变准则同试验结果较吻合。针对空间断裂问题主要推导了应变能密度准则的简化形式。     

断裂力学方法分析钢筋混凝土的抗裂度

采用断裂力学的方法,通过有限元分析,提出钢筋普通砼和钢筋陶粒砼受弯构件抗裂度计算公式。该方法全面考虑了砼强度等级、配筋率、受拉钢筋位置、试件尺寸效应对钢筋应力的影响,对大尺寸试件用Weibull尺寸效应反映,既考虑截面高度又考虑截面宽度的影响,计算更为合理。用此抗裂度计算公式对33根梁的计算结果与试验符合良好。本文公式不仅能解决一般受弯构件的抗裂度计算问题,同时可对带有较大显著裂缝(包括构造缝)的剩余截面进行抗裂度计算。     

预制裂纹灰岩试件断裂过程的光弹性试验研究

本文利用光弹性试验对裂纹试件的断裂过程进行了研究。分析结果表明,双裂纹的存在,使裂纹间产生相互影响,从而相邻裂纹间出现高拉应力集中,当应力集中到一定程度时,就会产生拉伸破坏,使裂纹间相互连通,于是逐渐形成宏观破坏。裂纹间相对位置不同,对试件断裂的影响亦不同。     

岩石纯剪断裂的新型实验方法

利用新型断裂装置研究了岩石在纯剪载荷作用下的裂纹扩展规律，并同时探讨了岩石真Ⅱ型断裂韧性的测试方法。     

重力坝压剪复合型断裂问题的探讨

重力坝与基岩胶结面间存在压剪型断裂问题。本文建立了压剪型断裂力学模型，提出了压剪复合型应变能密度断裂准则，并且推导了其应力强度因子Ｋ的计算公式。     

铬系白口铸铁的磨损与断裂特性

将铬系白口铸铁的共晶碳化物量保持在20%到25%,改变铬碳比,考察这些材料的磨料磨损性和断裂韧性.发现碳化物是抵抗磨损的重要参量,在碳化物对基体能够提供保护时,基体状态才起显著作用,从而影响材料整体的抗磨性;铬碳比的提高,有利于增加抗磨材料的服役寿命.