基于损伤应变模态的结构损伤识别直接指标法

目前应变类损伤指标大多只能损伤定位,个别方法可初步确定损伤程度,但普遍存在一弱点,即需同时利用损伤前后的模态参数,要得到损伤前的模态数据非常困难,该方法难以在土木工程中推广应用．文中提出基于损伤应变模态差分原理的损伤位置直接指标法ID、基于局域应变模态面积的损伤程度直接指标法IA,只需利用损伤后应变模态数据即能定位损伤、确定损伤程度．推导了损伤应变模态差分格式．建立了损伤位置直接指标、最优多项式完好应变模态曲线拟合、损伤程度直接指标数学模型．根据理论推导和数值仿真统计分析,提出损伤位置判定准则:(1)若某点的每阶指标值均最大,则该点有损伤;(2)若某点的某阶或多阶指标值越大,则该点损伤可能性越大;(3)对于某阶节点损伤,则可通过其余阶的指标值定位损伤．得出损伤程度直接指标具有以下4个特点:(1)随损伤程度增加呈单调递增趋势;(2)与损伤位置无关;(3)与应变模态阶数无关;(4)与是否归一化无关．     

混凝土单轴压缩破坏过程的三维细观数值模拟

从细观力学的角度出发,将混凝土视为由骨料、砂浆及二者之间的界面所组成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法,产生骨料在试件中的随机位置,建立了混凝土圆柱体试件三维数值模型。进行单元划分,对试件中骨料、砂浆和界面单元的材料号进行自动识别及赋值。通过三个计算方案研究了混凝土单轴压缩下的力学性能及破坏过程,模拟了混凝土材料从裂纹的萌生、扩展、贯通直到宏观裂纹产生导致破坏的过程。结果表明,该数值模型及计算方法能够较好地反映混凝土在单轴荷载作用下的力学特性。     

基于单轴压缩CT实验的混凝土破损细观机理研究

采用分区描述理论,把混凝土CT图像分为安全区、损伤进行区和破损区进行研究。在对分区结果进行量化描述的基础上,实现对损伤演化细观规律和机理的研究,用以揭示损伤分布的不均匀性、损伤出现和发展的阶段性和突发性,从机理上解释了损伤门槛值的存在,并确定了该值。     

混凝土细观破裂过程的三维数值模拟及CT验证

应用 "被占领区域剔除"的思想,对原有的混凝土骨料三维随机分布的数值模型进行改进,提出了一种新的混凝土骨料三维随机分布数值模型建立的方法,并基于弹性损伤本构关系,采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化,用弹性模量的折减程度来反映混凝土试件在加载过程中的损伤程度.对混凝土圆柱体试件进行了数值模拟计算,并依据混凝土破坏过程图比较了数值模拟的破坏过程与CT试验结果,发现试件破坏时裂纹的萌生、扩展过程与CT观测到的过程具有相似性,表明该模型较好地模拟了混凝土的不均匀性与各向异性,证明建立该模型的方法是可行的.     

应变模态试验技术在渡槽结构损伤诊断中的应用

通过简支渡槽模型试验,研究结构损伤程度与应变模态之间的关系,并根据模态节线损伤时应变模态形状不变的特点,重点分析纵轴线纵向非节线(即1阶、4阶、6阶应变模态)损伤下的应变模态变化规律.结果表明:应变模态损伤突变区范围随损伤量的增加而增大,且低阶模态影响范围大于高阶模态影响范围;1阶应变模态对底板跨中损伤最为敏感,突变区外的大多数应变也都出现下降现象;可根据低阶应变模态的敏感性确定损伤位置和程度.     

汶川地震后对大坝抗震安全的思考

简要概述了震区大坝,尤其是坝高超过100 m的4座大坝的震情;总结了此次破坏性地震中有关大坝安全的经验教训;对在我国强震区兴建高坝的有关大坝抗震安全的几个关键问题做了分析和探讨,并提出了相应的建议。     

基于CT图像的混凝土损伤演化分形特性研究

以单轴压缩条件下混凝土细观结构CT图像为研究对象,运用分形几何中的差分盒维数法计算出不同扫描断面不同应力阶段的CT图像分形维数,分析了加载过程中分形维数的变化特征,提出了相应的损伤变量,并建立了混凝土材料的损伤演化方程,描述了损伤变量与应变的关系。结果表明该方程可以体现出混凝土试件经历压密、扩容、微裂纹扩展、破坏四个阶段。     

科学认知高坝抗震安全

 水电建设中的高坝大库是我国基础设施建设中的重要组成部分。我国的水能资源位居世界之首,水电作为可再生清洁能源,是集国土整治、河流开发、防洪抗旱、优化能源结构、地区经济振兴、扶贫、生态改善于一体的可持续工程,是减少煤电改善能源结构的主力。高坝大库在调节性能好、装机容量大、综合效益高的水电工程建设中,具有无可替代的重大作用。因此,在充分重视移民安置、生态和环境影响的前提下,积极有序地进行水库大坝建设是切合我国国情和为社会经济发展所急需,是我国基础设施建设中不可或缺的重要组成部分。     

小湾拱坝抗震钢筋粘结滑移试验研究

采用钢筋内贴电阻片的方法,对小湾拱坝抗震钢筋与混凝土间的粘结滑移关系进行循环荷载作用下拉拔试验研究,探讨了循环作用下钢筋与混凝土间的粘结性能与机理．试验结果表明：抗震钢筋宜采用具有明显屈服极限的软钢;加载端设置“无粘结段”,对于防止加载端劈裂裂缝十分有效;小湾拱坝抗震钢筋在循环荷载作用下表现出良好的粘结延性。     

基于CT图像处理技术的混凝土细观破裂分形分析

以单轴压缩条件下混凝土细观损伤演化的CT图像为研究对象,借助于数字图像处理技术对CT图像进行了阈值分割,提取出了图像中的裂纹形态,分析了单轴压缩条件下混凝土内部微裂纹的萌生、扩展和贯通的全过程,并利用差分盒维数法估算出图像裂纹扩展的分形维数.在此基础上,获得了载荷、扩展裂纹及分形维数三者之间的关系.结果表明:在单轴压缩条件下,定义的分形维数随着裂纹的扩展逐渐增加,可将细观结构分形维数作为研究混凝土细观裂纹扩展的定量参数.