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《浙江大学》 2012年
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混凝土结构裂缝的有限元模拟

余学芳  
【摘要】:混凝土材料在承受荷载前,其内部就已经存在许多微小裂纹,在外部荷载的作用下,这些微小裂纹进一步发展形成宏观裂缝而导致破坏。混凝土材料在宏观裂缝发生失稳扩展前,存在着缓慢的稳定裂缝增长阶段,其裂缝尖端附近存在着一个微裂区。当裂缝增长而形成塑性区或微裂区时,都要消耗更多的外力功。所以线性断裂力学的判据就不能使用,必须采用非线性断裂力学的分析方法来确定混凝土材料的断裂判据。在对带裂缝的混凝土的工作性质进行分析时,必须采用一个较好的断裂模型。本文主要阐述了混凝土结构裂缝分析中几种常用断裂模型的研究现状及其主要特点,以便为混凝土裂缝分析中选用合适的断裂模型提供参考;建立了一个基于能量理论的断裂准则;一个“插入-分离”的网格重分算法和一个直接插入的网格映射法;开发了一个非线性方程的数值解法,此解法能够解决跳跃和后跳现象。因为具有应变软化材料的混凝土荷载-挠度曲线在极值点附近往往出现跳跃或后跳特性。针对此,描述了一种适合具有混凝土材料拉应变软化的局部弧长法,是弧长法的一种改进。这种方法基本采用相对位移参数结合结构中局部裂缝区的约束方程;利用有限单元法对四点剪切混凝土梁混合裂缝进行计算,对研究结果进行了分析,说明了局部弧长法的优越性;并分别指出了切口深度以及弹性模量对裂缝口滑动位移的影响;并能准确有效计算荷载位移曲线及其作用点的挠度曲线。采用预设裂缝单元嵌入算法,在受到自重和水压力作用下,对混凝土重力坝坝踵预制裂缝扩展轨迹进行模拟;并且当坝基岩体材料不同对这预制裂缝扩展轨迹的影响进行比较。分析结果表明,采用预设裂缝单元嵌入算法计算结果较好,从而证明了预设裂缝单元嵌入算法可以对混凝土重力坝裂缝扩展过程进行模拟。并采用预设裂缝单元嵌入算法对顺溪拱坝裂缝扩展轨迹进行了模拟,裂缝扩展轨迹与线弹性分析最大主拉应力发生的位置基本一致。研究表明预设裂缝单元嵌入算法对模拟大坝裂缝扩展具有一定的有效性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU375

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨旺林;余天庆;;混凝土损伤模型在ANSYS上的实现[J];重庆建筑;2006年08期
2 吴智敏,王金来,徐世烺,刘毅;基于虚拟裂缝模型的混凝土等效断裂韧度[J];工程力学;2000年01期
3 张大林,栾茂田,杨庆,田荣;基于流形方法的动态应力强度因子数值算法[J];大连理工大学学报;2002年05期
4 陈梦成,余荷根,汤任基;三维裂纹问题的高精度数值解法[J];固体力学学报;2002年02期
5 崔海涛,温卫东;随机有限元法及其工程应用[J];南京航空航天大学学报;2000年01期
6 郭少华;混凝土破坏理论研究进展[J];力学进展;1993年04期
7 董伟;吴智敏;郑长良;;混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂准则研究方法概述[J];力学与实践;2006年06期
8 陆山,黄其青;复杂载荷三维裂纹分析双重边界元法[J];力学学报;2002年05期
9 汤任基,秦太验;三维断裂力学的超奇异积分方程方法[J];力学学报;1993年06期
10 刘天祥,刘更,朱均,虞烈;无网格法的研究进展[J];机械工程学报;2002年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 贾艳东;不同粗骨料及强度等级混凝土的断裂性能及其实验方法研究[D];大连理工大学;2003年
2 曾懿;混凝土拱坝三维非线性有限元分析及极限承载力计算研究[D];南昌大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王凤武,楼梦麟,徐人平,张立翔,王时越;混凝土单轴受压强度可靠度与置信度研究[J];四川建筑科学研究;2004年02期
2 石开展;;关于混凝土结构耐久性的探讨[J];四川建筑科学研究;2006年04期
3 何跃平;黄俊;朱合华;蔡永昌;丁文其;;高阶流形方法在地下结构杆梁计算中的应用[J];地下空间与工程学报;2005年05期
4 王向东,徐道远,朱为玄;混凝土结构的损伤模型及损伤场分析[J];北方交通大学学报;2003年01期
5 王政;倪玉山;曹菊珍;张文;;冲击载荷下混凝土动态力学性能研究进展[J];爆炸与冲击;2005年06期
6 陈益民;贺行洋;李永鑫;苏英;;矿物掺合料研究进展及存在的问题[J];材料导报;2006年08期
7 周雁群;唐雪松;;钢筋混凝土拱结构破坏过程中损伤场的分布与演化[J];长沙交通学院学报;2006年03期
8 黎勇,冯夏庭,栾茂田,王泳嘉;非连续变形计算力学模型中的广义有限单元[J];东北大学学报(自然科学版);2002年10期
9 张斌,卢宝贤,李静辉;木材弯曲蠕变的试验研究[J];东北林业大学学报;1987年01期
10 张斌,卢宝贤,李静辉;小兴安岭几个主要树种的蠕变特性[J];东北林业大学学报;1988年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓爱民;王向东;朱为玄;徐道远;苟联盟;;混凝土K判据及K_(ⅠC)计算公式的探讨[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
2 胡明;;四川盆地北部地区构造样式及成因分析[A];中国西部复杂油气藏地质与勘探技术研讨会论文集[C];2006年
3 刘永光;李忠献;;混凝土等效断裂韧度的虚拟裂缝模型解析方法[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
4 王立久;王文亮;曹明莉;;混凝土结构模型研究综述[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
5 居炎飞;章光;王水林;;一种提高数值解精度的新方法[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
6 李朝弟;张承柱;刘信声;;混凝土梁的损伤扩展和承载能力分析[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
7 宋二祥;;结构极限荷载及软化性态的有限元分析[A];第四届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1995年
8 乐金朝;王博;刘文廷;王复明;;双相材料空间中受剪切载荷作用的平片裂纹问题的超奇异积分方程解法[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1996年
9 郭少华;;混凝土裂缝过渡区啮合机理及断裂能研究[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C];1997年
10 周维垣;寇晓东;肖洪天;;无单元法追踪裂纹扩展[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曾雨辰;转向重复压裂技术研究与应用[D];西南石油学院;2005年
2 刘金龙;岩土应变局部化的有限单元理论与应用[D];武汉大学;2005年
3 李宗利;岩体水力劈裂机理研究及其在地下洞室围岩稳定分析中应用[D];河海大学;2005年
4 杨选辉;非稳态非线性信号处理理论和方法在地震资料分析中的应用研究[D];中国地震局地球物理研究所;2000年
5 唐诗佳;脆性断层构造的三维几何模型研究[D];中南大学;2000年
6 田荣;连续与非连续变形分析的有限覆盖无单元方法及其应用研究[D];大连理工大学;2000年
7 袁群;老化病害混凝土结构质量评估及粘结加固中的基础问题研究[D];大连理工大学;2000年
8 刘君;三维非连续变形分析与有限元耦合算法研究[D];大连理工大学;2001年
9 赵启林;力学仿真中的应变软化问题数模分析与神经计算力学研究[D];河海大学;2001年
10 王振波;混凝土温度损伤模型研究[D];河海大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈修义;无网格—有限元法耦合及在钢筋砼构件数值分析的应用研究[D];西安理工大学;2005年
2 田志刚;应用PVDF压电材料和有限元法估算结构表面裂纹深度[D];大连理工大学;2005年
3 梁尚清;无网格方法在断裂分析中的应用[D];西北工业大学;2005年
4 朱银;非线性随机有限元[D];西北工业大学;2005年
5 张志刚;采用超细煤粉再燃锅炉降低NO_x排放的数值模拟[D];华北电力大学(北京);2005年
6 郑爽;多种试件几何混凝土裂缝尖端净应力强度因子的研究[D];大连理工大学;2005年
7 库东峰;再生核粒子法及其在平板弯曲问题中的应用[D];南京航空航天大学;2005年
8 刘秀峰;锚喷网支护在基坑中运用时喷层、锚杆和土体力学性质间协同作用研究[D];辽宁工程技术大学;2000年
9 杨水成;岩石与混凝土三维界面裂缝断裂准则的研究[D];西安理工大学;2000年
10 卢喜经;混凝土疲劳断裂及其尺寸效应研究[D];大连理工大学;2000年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴智敏,徐世烺,刘红艳,刘毅;骨料最大粒径对混凝土双K断裂参数的影响[J];大连理工大学学报;2000年03期
2 张大林,栾茂田,杨庆,田荣;基于流形方法的动态应力强度因子数值算法[J];大连理工大学学报;2002年05期
3 王利民,陈浩然,徐世烺,赵光远;双相介质界面附近裂纹的断裂力学特征[J];复合材料学报;2000年03期
4 吴智敏,徐世烺,丁一宁,卢喜经,刘佳毅,丁生根;砼非标准三点弯曲梁试件双K断裂参数[J];中国工程科学;2001年04期
5 吴智敏,王金来,徐世烺,刘毅;基于虚拟裂缝模型的混凝土等效断裂韧度[J];工程力学;2000年01期
6 周爱细,黄建龙,郎福元;计算断裂力学进展[J];甘肃工业大学学报;1998年01期
7 吴永礼;用自然三角形单元计算应力强度因子[J];固体力学学报;1984年01期
8 朱位秋,任永坚;基于随机场局部平均的随机有限元法[J];固体力学学报;1988年04期
9 陈梦成,陈振建,汤任基,幸筱流;椭圆平片裂纹前沿应力强度因子解析解的超奇异积分方程方法[J];固体力学学报;1999年04期
10 陈梦成,余荷根,汤任基;三维裂纹问题的高精度数值解法[J];固体力学学报;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 田荣;连续与非连续变形分析的有限覆盖无单元方法及其应用研究[D];大连理工大学;2000年
2 杨令强;高拱坝开裂分析及安全评价[D];天津大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 谢先坤;大体积混凝土结构三维温度场、应力场有限元仿真计算及裂缝成因机理分析[D];河海大学;2001年
2 王难烂;基于ANSYS程序的大型混凝土结构施工仿真[D];武汉理工大学;2002年
3 冯海波;混凝土拱坝温度场、徐变应力场三维有限元分析[D];西安理工大学;2003年
4 赵海涛;基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析[D];河海大学;2004年
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1 曹亮;贾晓蕾;;影响混凝土结构裂缝原因分析[J];科技资讯;2008年28期
2 吕新文;;浅谈道路混凝土结构裂缝的原因与防治措施[J];甘肃科技纵横;2009年04期
3 张福泉;;浅谈建筑混凝土结构裂缝常见问题[J];China's Foreign Trade;2011年04期
4 李相仁;;混凝土结构裂缝的成因与防治[J];考试周刊;2011年45期
5 赵江华;;浅谈混凝土结构裂缝的危害及控制[J];才智;2011年22期
6 张立敏;;混凝土桥梁裂缝的成因及处理办法[J];黑龙江交通科技;2007年05期
7 吕秋菊;;谈谈混凝土结构裂缝的常见问题[J];中国高新技术企业;2008年08期
8 尚修成;;混凝土结构裂缝常见问题分析[J];中国新技术新产品;2008年12期
9 张小国;;工业建筑混凝土结构裂缝常见问题分析[J];硅谷;2009年06期
10 张小国;;工业建筑混凝土结构裂缝常见问题分析[J];硅谷;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陶登帅;朱云霞;;建筑工程混凝土结构裂缝的防治[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年
2 梁海峰;周恒芳;;混凝土桥梁裂缝成因浅析[A];河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C];2010年
3 陈紫艳;刘瑞阳;慕小永;;民用建筑混凝土结构裂缝的修补[A];河南省土木建筑学会2008年学术大会论文集[C];2008年
4 郭增强;余复兴;;工业建筑混凝土结构裂缝常见问题分析[A];河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
5 魏占超;谷永增;;混凝土结构裂缝分析与防治[A];河南省土木建筑学会2008年学术大会论文集[C];2008年
6 冀晓军;杨怡民;;浅谈混凝土结构裂缝问题分析与防治[A];现代建设工程应用技术学术交流会论文集[C];2009年
7 安国战;;混凝土栈桥裂缝分析及处理办法[A];土木建筑学术文库(第12卷)[C];2009年
8 韩春美;李东垒;;控制地下室混凝土结构裂缝的施工方法[A];土木建筑学术文库(第14卷)[C];2010年
9 党艳妮;段拥军;;工业建筑混凝土结构裂缝常见问题分析[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年
10 田华;杨敏;;混凝土整体现浇楼(顶)盖裂缝的成因分析和系统预防[A];河南省土木建筑学会2010年学术研讨会论文集[C];2010年
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1 刘春香 山西焦煤集团公司西山公用事业总公司;工业建筑混凝土结构裂缝常见问题探析[N];科学导报;2009年
2 太原热力公司基建处 赵宏;某高层建筑楼板裂缝的成因及防治措施[N];山西科技报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 余学芳;混凝土结构裂缝的有限元模拟[D];浙江大学;2012年
2 李朝红;基于损伤断裂理论的混凝土破坏行为研究[D];西南交通大学;2012年
3 侯艳丽;砼坝—地基破坏的离散元方法与断裂力学的耦合模型研究[D];清华大学;2005年
4 刘问;超高韧性水泥基复合材料动态力学性能的试验研究[D];大连理工大学;2012年
5 徐东宇;水泥基压电传感器的制备、性能及其在土木工程领域的应用研究[D];山东大学;2010年
6 李松;钢筋混凝土拱肋稳定极限承载力研究[D];西南交通大学;2009年
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1 李雪青;混凝土早期收缩裂缝的形成机理与控制研究[D];长安大学;2011年
2 郭春伶;钙溶蚀条件下混凝土性能劣化规律研究[D];浙江大学;2012年
3 杨莉;Brillouin OTDR在混凝土裂缝检测中的应用研究[D];昆明理工大学;2011年
4 郑智辉;基于尺寸效应的混凝土结构承载能力研究[D];南京理工大学;2010年
5 张华;混凝土楔入劈拉断裂的能量变化分析研究[D];大连理工大学;2011年
6 蒋文宇;盐雾环境下混凝土结构耐久性的试验研究[D];长沙理工大学;2011年
7 林冠东;混凝土连续箱梁实体桥墩、箱梁0#块混凝土水化热温度应力场分析[D];中南大学;2012年
8 宋晓;大跨度连续刚构桥温度场模拟及效应分析[D];华南理工大学;2012年
9 钟小青;基于双K断裂理论的混凝土性能试验研究与分析[D];南京航空航天大学;2010年
10 吴瑶;用实用解析法计算混凝土新K_R阻力曲线[D];大连理工大学;2010年
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