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。     

如何培养流变学的优秀人才

现代新材料和新结构的使用,使得历来在经典力学中所不考虑的物质性质与微结构,尤其是在超高温、超高压、遭受辐射等极端条件下的物质性质,以及以微结构分析为基础的本构规律的建立已成为非常重要的问题。从而,流变学重新受到重视并发展。流变学是研究物质流动与变形的发生与发展的一般规律的学科,它的核心是建立描述物质特性的本构方程。     

人体脊柱冲击响应的流变学模式

在评述有向曲线理论后,提出脊柱作为有向曲线组合体的流变学模式、本构方程表明了一类具有衰退记忆的粘弹性材料,作出适当限制所得到的简单非线性理论可确定脊椎的响应,而将脊椎视为组合杆。本文处理了这种杆内冲击波的传播和衰减问题。得到人体脊椎内可传播的所有波的波强的一般生成-衰减规律。最后,理论上预示潜在激波形成。     

论混凝土裂纹体的流变断裂

本文的讨论,提出了可以发展混凝土构件流变断裂的一个一般的框架。探讨了三个主要问题,即本构方程的非线性、动态能量释放率及混凝土中粗骨料与砂浆间界面斜枝微裂纹的发展规律。本文引入混凝土裂纹体的包含断裂元件的流变模型,从而使混凝土断裂的上述问题的研究得以简易化。推导出具有材料非均质性所引起的流变效应的混凝土裂纹体本构方程。将有限应变下的超弹性材料中直形尖裂纹的动态能量释放率G_d的统一处理方法,推广到混凝土裂纹体情况。将G_d分成G_(d1)和G_(d2),它们分别表瞬时断裂和延迟断裂的动态能量释放率。然后,我们再将G_d分成通常的准静态能量释放率加上负的动态贡献,即G_d(t)=(?)(t)+(?)(t)。显然,(?)和(?)对混凝土中裂纹的动态特性的关系,比应变能变化率(?)与动能变化率(?)对它的关系更密切些,这是由于(?)和(?)一般地不是裂纹尖端所固有的缘故。最后,根据混凝土中粗骨料与砂浆间界面斜枝微裂纹的发展规律,借助主裂纹尖端前的“损伤积累”概念,论证了主裂纹是在等时间隔以跳跃形式增长的。     

超塑性吹模工艺的流变学研究

本文从实用观点和基本理论观点讨论了承受单向静水压力的圆形薄板凸胀工艺,而薄板是周边钳固着的。对于均匀厚度,得到压力加工工艺适用的压力-时间关系式。提出一个计及非均匀性的解析论述,以解释凸胀板的形状及随材料流变参数、压力、时间和一定的几何变化的板厚度分布。流变学地处理了板凸胀成90°V形模膛的工艺。最后,应用泡变形和热传导讨论了薄膜吹模工艺的操作特性,从而使工艺的非等温操作可以参照应用。     

变质量断裂模型及其实验研究(英文)

从能量方程求得具体的裂纹扩展方程是困难的,因为在一般情况下,我们还不知道断裂过程中各种能量以什么样的比例存在于系统中。鉴于此,我们考虑将动量方程用于裂纹扩展研究。建立一个以动量定律而不是以能量原理为基础的断裂模型。这种模型的建立是基于这样的认识,即裂纹体在断裂过程中,即使其整体动量,动量矩是守恒的情况下,其局部动量、动量矩也是不守恒的。或者说,动量平衡方程是非局部的,通常的局部化假设在裂纹扩展展过程中是不成立的。在此基础上种文中以裂纹尖端局部区域为研究对象,从多方面论证了该区域作用有不平衡力,正是这个不平衡力的大小,方向等的变化控制着裂纹扩展过程,建立了变质量断裂模型。该模型以随裂纹尖端运动的局部区域作为变质量系统,研究该系统质量和作用在该系统上力的变化,以此研究裂纹扩展过程,从而给出了裂纹扩展遵循的一般方程。本文用自行研制的裂纹扩展速度测定仪测得的裂纹扩展速度,在平面应力Ⅰ型裂纹条件下,在一定程度上验证了理论的正确性。     

人体生物场的流变力学探索

从流变力学基本原理出发,应用线性算子的谱论,明确表达了描述生物能传播引起的电磁场性的一个理论。建立起包括本构方程在内的场方程。讨论了平衡的生物场和生物场响应,还考虑到人体生物场行为的热力学特性。这样,我们就提供了可以理论地发展人体生物声假说的一个一般的数学框架。     

新兴边缘学科“流变力学”简介

“流变”(rheology)一词来源于古代哲学家Heraclitus所说“πα′νταρ∈ι”,意即“万物皆流”。我国译为“流变”,取意“一切皆流,一切皆变”。一开始就由生产活动决定的流变力学,是根据应力、应变、时间研究物体流动与变形的构成及发展的一般规律的学科。它处于弹性力学、塑性理论和流体力学的前沿,是物理化学力学交界     

含缺陷流变性材料的基本方程组(Ⅱ)——热磁特性的实验研究

以聚氯乙烯( p olyvinyl chloride, PVC)板为材料,进行了拉伸载荷作用下的热磁效应的实验研究, 得到了相关结论.