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《河北工业大学》 2015年
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混凝土裂缝损伤断裂分析及试验研究

刘换换  
【摘要】:混凝土的裂缝问题一直是土木、水利科学技术界和工程界极为关心的课题。混凝土裂缝的产生是损伤演化到一定程度的结果,在断裂过程中,损伤与断裂相互耦合。因此,研究混凝土的损伤断裂特性,首先应弄清楚其损伤断裂机理。本文结合国家自然科学基金(51309073)对混凝土裂缝断裂及损伤问题进行深入研究,提出了混凝土损伤本构模型,采用理论分析及试验方法对混凝土裂缝损伤断裂过程进行了研究。论文的主要工作及结论如下:1、本文基于对几种典型混凝土损伤本构模型的分析比较及混凝土损伤理论,提出了一种新的混凝土损伤本构模型,并通过实例与已有损伤模型进行了比较,验证了本文模型的正确性及有效性。2、本文基于williams级数展开式缝尖渐近解,推导了混凝土缝尖断裂过程区长度的计算公式及线弹性状态与损伤状态下I型裂纹缝尖的位移场、应力场,并通过实例进行了验证。结果表明,裂缝临界断裂过程区的长度随着试件高度及初始缝长的增大而增大,随着试件初始缝高比的增大而减小;级数展开式的常数项及若干高阶项对缝尖应力场、位移场的影响可以忽略,缝尖的应力场可以由奇异项代表的应力强度因子控制。3、将本文提出的损伤本构模型推广至混凝土三点弯曲梁试件、紧凑拉伸试件及楔入劈拉试件,计算三种试件裂缝尖端的损伤值及缝尖的损伤应力。结果表明在峰值荷载作用下三种试件裂缝尖端的损伤程度与外荷载、试件尺寸及初始缝高比均有关。4、数字照相量测技术是基于物体表面的图像灰度分析,进而获得观测域内各点的运动和变形信息的一种新型观测方法。本文采用数字照相量测相关技术测量了混凝土三点弯曲梁构件在裂缝扩展过程中缝尖各点的应变及断裂过程区的长度等。结果显示试件裂缝扩展轨迹与断裂时的裂缝轨迹吻合良好,且断裂过程区的长度与理论值比较接近,证明了数字照相量测相关技术可以用来测量混凝土试件断裂过程区长度。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU755.7

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