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《石家庄铁道学院》 2013年
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温度场作用下断裂过程区有限元分析研究

彭静美  
【摘要】: 带裂纹体受温度场和一般荷载共同作用是工程中常见的问题。但由于结构性能和温度场的模拟都很复杂,目前对于这种情况的研究还很少。混凝土材料具有极其复杂的物理力学性能,使结构的性能变得更为复杂。在混凝土裂缝失稳扩展前,裂纹尖端存在着一带软化特性的、粘结力随张开位移的增大而减小的断裂过程区。在应用有限元方法分析混凝土结构时,通常不考虑断裂过程区内混凝土内力的传递,而且在混凝土裂缝的处理上,很少采用断裂力学的方法。混凝土结构内,它的裂缝可能出现多条,并且裂缝的位置和方向不能预先知道,若用断裂力学的有限元分析方法是非常复杂的。当前,断裂力学研究比较多的是单一裂缝的发展,对于处理成批的裂缝还有许多工作要做。本文引入断裂过程区的概念,对带单一裂缝的混凝土构件在稳定温度场作用下的断裂问题进行有限元分析,主要研究内容如下: (1)建立带裂缝混凝土构件模型,把求温度场对混凝土的作用转化为求解混凝土的温度分布和温度应力。先在混凝土构件的边界上施加温度,根据规定温度梯度或材料导热系数计算温度分布,从而可以求得温度应力。 (2)由虚拟裂纹模型和Duan-Nakagawa模型可知,裂纹尖端的断裂过程区实际上仍然有一定的应力传递,会对裂纹扩展产生影响。根据直线形的混凝土拉应变软化曲线,在断裂过程区各节点上设置无质量、无长度、刚度随节点位移呈非线性变化的虚拟弹簧,用弹簧来模拟混凝土断裂过程区应力的传递。以混凝土的抗拉强度ft和临界裂纹尖端张开位移(CTODC)作为控制参数,结合有限元法,对混凝土在温度场作用下断裂的全过程进行了模拟。 (3)对大型程序软件Ansys进行二次开发,用逐级加载的方式模拟混凝土板构件在温度场作用下的断裂过程,得到了构件荷载—位移曲线和裂纹尖端的变化情况,反映了温度场对裂缝扩展的影响。另外,还对带一单边裂纹的简支梁和两端固定混凝土梁在稳定温度场作用下裂缝尖端附近的受力情况进行了比较,进一步说明温度场对有缺陷结构的影响不容忽视。 从带裂缝混凝土结构断裂模型建立到有限元分析,本文较为系统的对断裂
【学位授予单位】:石家庄铁道学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O346.1;TU375

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李萌;高温隧道衬砌结构的平面温度[D];北京交通大学;2010年
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9 李超;低温高精度导热系数测定仪的开发[D];天津大学;2008年
10 邹学红;建筑保温隔热材料性能研究[D];东华大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前2条
1 本报记者 高立洪;创新开拓的实践者[N];中国水利报;2001年
2 记者 陈晓军;七建商砼百万规模蓄势待发[N];甘肃日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 刘帅华;T应力对工程断裂的影响及其数值计算方法[D];河南理工大学;2014年
8 李宁;压力敏感性材料准静态扩展裂纹尖端场[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 王永军;压—剪混合型定常扩展裂纹尖端的弹粘塑性场[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 唐婧;Ⅲ型定常扩展裂纹尖端的弹—粘—理想塑性场[D];哈尔滨工程大学;2003年
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