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《大连理工大学》 2010年
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用实用解析法计算混凝土新K_R阻力曲线

吴瑶  
【摘要】: 新KR阻力曲线模型是通过用虚拟裂缝区上分布的裂缝粘聚力计算的KR阻力曲线,并与外荷载在裂缝尖端产生的应力强度因子KI曲线的对比,来描述混凝土结构裂缝扩展的状态。该模型引入了起裂韧度KIC ini和失稳韧度KIC un这两个断裂参数,补充了以往大部分模型只对临界失稳状态进行判定的不足。但是,在求基于裂缝粘聚力的新KR阻力曲线时存在一个复杂的Tada Green函数,使得粘聚力在裂缝尖端产生的应力强度因子的算式成为不可积的,需要用大量的迭代和数值积分运算,计算过程复杂。针对这点,本文尝试用一种简化方法计算混凝土三点弯曲梁的新KR阻力曲线。 1.本文首先介绍了徐世烺和Reinhardt提出的双K断裂模型和新KR阻力曲线模型。双K断裂模型描述了混凝土材料起裂和失稳两个瞬态,而新KR阻力曲线模型描述的是裂缝扩展过程中材料裂缝抵制能力的变化。受徐世烺,吴智敏等人用实用解析法计算混凝土双K断裂参数的启发,对虚拟断裂过程区上粘聚力呈线性或双线性分布的混凝土,也可用实用解析法计算新KR阻力曲线。实用解析方法是用简单函数拟合Tada Green函数,将粘聚力在裂缝尖端产生的应力强度因子积分算式转化为简单的算术表达式。本文将简单函数和Green函数进行比较并计算两者的误差,分析其合理性及简化精度较高的适用范围。 2.采用混凝土三点弯曲梁试件的试验结果。对四种不同尺寸的三点弯曲梁混凝土试件进行试验,测其起裂荷载和荷载-裂缝口张开位移曲线,即P-CMOD曲线。用新KR阻力曲线模型的数值积分法和实用解析法两种方法采用试验所得数据分别计算新KR阻力曲线,将两种方法所得曲线进行对比,给出了用实用解析法计算新KR阻力曲线的精度。 3.虚拟断裂过程区上粘聚的分布表达式由软化曲线确定,而c1、c2及w0的取值直接反映了混凝土应变软化曲线的形状,因此令c1、c2及w0分别取不同值时,对新KR阻力曲线模型的数值积分法和实用解析法两种方法计算的新KR阻力曲线进行比较,分析了以上三参数的变化对用实用解析法简化计算新KR阻力曲线的精度的影响。 4.张秀芳发现在裂缝发展的不同时刻虚拟断裂过程区长度是是变化的。本文计算表明当CTODw0时,随着裂缝的不断扩展,断裂过程区长度不断增大,约在CTOD=w0时达到最大值,此时的断裂过程区长度约为初始韧带长度h-a0的60%,此后,随着裂缝的继续扩展,断裂过程区不断向前移动,但断裂过程区长度逐渐减小。按虚拟断裂过程区是变化的情况计算的新KR阻力曲线最后收敛于一个稳定值,不会出现尾部超出驱动力曲线的情况。 5.用实用解析法计算断裂过程区长度变化时的三点弯曲梁试件的新KR阻力曲线,计算表明实用解析法具有很高精度。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU528

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