本文關(guān)鍵詞：預(yù)制彎折裂縫混凝土試件復(fù)合型斷裂試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬

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【摘要】：混凝土作為一種人工合成的多向復(fù)合材料,其力學(xué)特性與裂縫擴(kuò)展密切相關(guān)。由于在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑以及養(yǎng)護(hù)過程中混凝土內(nèi)部隨機(jī)形成的缺陷與微裂紋,以及外荷載的影響,從而導(dǎo)致其破壞過程非常復(fù)雜。雖然對混凝土斷裂的研究已經(jīng)得到越來越多學(xué)者的重視,也取得了一定成果,但對于混凝土斷裂的研究仍然處于初級階段,還有許多問題未得到解決。相對于研究更加成熟的Ⅰ型斷裂,在實(shí)際工程中,混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂更為常見。因此對于Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫的起裂、擴(kuò)展、失穩(wěn)過程,都是研究的重點(diǎn)。為了進(jìn)一步研究混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫斷裂擴(kuò)展過程,本文主要開展了以下研究工作：1、混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂起裂準(zhǔn)則的試驗(yàn)研究采用三點(diǎn)彎曲梁試驗(yàn),通過在跨中直裂縫尖端彎折不同角度的與直裂縫相同長度的彎折裂縫,對Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂荷載-位移全過程曲線進(jìn)行研究,并考慮縫高比(0.2、0.3、0.4、0.5)和彎折角度(22.5°、45°、67.5°、90°)的影響,獲得了完整的P-CMOD曲線和P-δ曲線。采用電阻應(yīng)變片法測得起裂荷載,采用ANSYS有限元軟件計(jì)算了不同試件裂縫尖端起裂對應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1、KⅡ,得到了混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫起裂斷裂準(zhǔn)則；2、混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫斷裂擴(kuò)展過程數(shù)值模擬運(yùn)用大型通用有限元軟件ANSYS,當(dāng)外荷載與粘聚力共同作用產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子大于混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫起裂方程時(shí)裂縫擴(kuò)展作為擴(kuò)展準(zhǔn)則,對預(yù)制彎折裂縫的混凝土三點(diǎn)彎曲梁裂縫擴(kuò)展過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。采用試驗(yàn)得到的材料參數(shù)和根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合得到的起裂斷裂準(zhǔn)則,模擬了混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂的起裂荷載、峰值荷載、P-CMOD全曲線、P-CMSD全曲線,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,分析比較了不同初始縫高比與不同彎折角度對混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。
【關(guān)鍵詞】：混凝土 復(fù)合型斷裂 三點(diǎn)彎曲梁 起裂斷裂準(zhǔn)則 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-27
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 斷裂力學(xué)在混凝土中的應(yīng)用10-17
• 1.3 混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂準(zhǔn)則的研究進(jìn)展17-22
• 1.4 混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂數(shù)值模擬研究進(jìn)展22-26
• 1.4.1 分離裂縫模型23-24
• 1.4.2 彌散裂縫模型24-26
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容26-27
• 2 混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫起裂準(zhǔn)則的試驗(yàn)研究27-54
• 2.1 引言27
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)27-30
• 2.2.1 試件形式27-30
• 2.2.2 混凝土配合比及基本力學(xué)性能30
• 2.3 試驗(yàn)裝置及測點(diǎn)布置30-32
• 2.3.1 試驗(yàn)裝置30-31
• 2.3.2 測點(diǎn)布置31-32
• 2.4 斷裂參數(shù)的計(jì)算32-36
• 2.4.1 電測法確定起裂荷載32-35
• 2.4.2 斷裂能35-36
• 2.5 試驗(yàn)結(jié)果分析36-51
• 2.5.1 試件的破壞形式36-39
• 2.5.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算39-45
• 2.5.3 P-CMOD與P-δ曲線45-50
• 2.5.4 縫高比與彎折角度對K_Ⅰ/K_(Ⅱ)的影響50-51
• 2.6 Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫起裂準(zhǔn)則的擬合51-53
• 2.7 結(jié)論53-54
• 3 混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫擴(kuò)展的數(shù)值模擬54-70
• 3.1 引言54
• 3.2 混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則54-58
• 3.2.1 混凝土的軟化本構(gòu)關(guān)系54-56
• 3.2.2 混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則56-58
• 3.3 數(shù)值計(jì)算基本原理及實(shí)現(xiàn)過程58-65
• 3.3.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算方法58-60
• 3.3.2 數(shù)值模擬計(jì)算流程60-65
• 3.4 模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較與分析65-69
• 3.4.1 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較65-67
• 3.4.2 P-CMOD全曲線的對比67-69
• 3.5 結(jié)論69-70
• 4 結(jié)論與展望70-72
• 4.1 結(jié)論70
• 4.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

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本文編號：761365