混凝土作為最常見(jiàn)的建筑材料之一,在水利工程和土木工程中得到了廣泛應(yīng)用,其在服役過(guò)程中的裂縫問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)�；炷敛牧系臄嗔烟匦圆煌诮饘俚拇嘈詳嗔�,最大特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的非線性,其中斷裂過(guò)程區(qū)（內(nèi)聚區(qū)）的存在是非線性最好的表征,所以斷裂過(guò)程區(qū)特性問(wèn)題一直是混凝土斷裂問(wèn)題研究的重中之重。但目前在斷裂過(guò)程區(qū)的解析和復(fù)合應(yīng)力條件對(duì)斷裂過(guò)程區(qū)特性影響方面的研究尚不夠深入。為此,本文針對(duì)復(fù)合應(yīng)力條件下混凝土斷裂過(guò)程區(qū)問(wèn)題,采用理論分析、斷裂試驗(yàn)和數(shù)值模擬三種方法對(duì)其展開(kāi)深入研究,主要研究工作如下:（1）基于Duan-Nakagawa模型,采用加權(quán)積分法,提出一種滿足虛擬裂紋張開(kāi)位移條件應(yīng)力函數(shù)的半解析解法。結(jié)合邊界選點(diǎn)法,通過(guò)疊加含有相同裂紋長(zhǎng)度但斷裂過(guò)程區(qū)長(zhǎng)度不同的解析函數(shù),得到滿足給定裂紋張開(kāi)位移的權(quán)函數(shù),進(jìn)行加權(quán)積分得到相應(yīng)的應(yīng)力函數(shù)和位移函數(shù),即虛擬裂紋模型的解析解。以帶板對(duì)稱邊裂紋I型問(wèn)題為例,對(duì)此方法進(jìn)行了應(yīng)用,計(jì)算得到問(wèn)題的解析解,并成功導(dǎo)出相應(yīng)的拉應(yīng)變軟化曲線和斷裂能,驗(yàn)證了該方法的合理性和可行性。（2）以單支點(diǎn)楔入式緊湊拉伸試件為研究對(duì)象,對(duì)I型裂紋在受彎曲作... 

【文章來(lái)源】：石家莊鐵道大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：148 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

論文結(jié)構(gòu)及技術(shù)路線圖

-20-的一個(gè)特定區(qū)域，直接對(duì)其進(jìn)行理論上的解析求解幾乎不可能，所以可以將混凝土斷裂過(guò)程區(qū)看作為一條虛擬裂紋，斷裂過(guò)程區(qū)的長(zhǎng)度內(nèi)部張開(kāi)位移看作為虛擬裂紋的長(zhǎng)度及張開(kāi)位移分布，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成一個(gè)彈性力學(xué)問(wèn)題，對(duì)混凝土斷裂過(guò)程區(qū)的解析求解轉(zhuǎn)化為求解虛擬裂紋模型解析解。如圖2-2(a)所示為類混凝土材料在裂紋尖端形成的內(nèi)聚區(qū)（斷裂過(guò)程區(qū)）。Dugdale和Barenblatt通過(guò)總結(jié)分析一系列的試驗(yàn)研究結(jié)果，將斷裂過(guò)程區(qū)近似為裂縫帶區(qū)，看作是一個(gè)一定帶寬和長(zhǎng)度的區(qū)域，并考慮到其內(nèi)部?jī)?nèi)聚力的分布與裂縫的張開(kāi)位移有一定的依存關(guān)系，如圖2-2(b)所示。在此基礎(chǔ)上，Hillerborg考慮混凝土在斷裂過(guò)程中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)出的軟化特性，提出了虛擬裂縫模型，用虛擬裂縫模型來(lái)代替Dugdale和Barenblatt提出的裂縫帶模型，如圖2-2(c)所示，圖中給出了模型內(nèi)部張開(kāi)位移和內(nèi)聚力的分布示意圖，虛擬裂縫模型就是將斷裂過(guò)程區(qū)近似成一條直線裂縫，并用裂縫的長(zhǎng)度和內(nèi)聚力-張開(kāi)位移的關(guān)系來(lái)表征。(a)內(nèi)聚區(qū)（FPZ）(b)裂紋帶(c)虛擬裂紋模型圖2-2斷裂過(guò)程區(qū)的等效轉(zhuǎn)換虛擬裂紋模型的本質(zhì)是描述內(nèi)聚力和張開(kāi)位移之間的函數(shù)關(guān)系σ=f(w)。所以在理論上如果能得到斷裂過(guò)程區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分量和張開(kāi)位移分布，就可以得到其解析函數(shù)。但事實(shí)上，裂縫尖端區(qū)域的應(yīng)力分布無(wú)法直接測(cè)量，因此，根據(jù)上述假設(shè)可以將混凝土的斷裂過(guò)程區(qū)用虛擬裂縫模型代替，其尺寸和試驗(yàn)測(cè)量的內(nèi)部裂縫張開(kāi)位移被認(rèn)為是虛擬裂縫的長(zhǎng)度大小及其內(nèi)部的張開(kāi)位移。所以本章提出的方法以可測(cè)得的斷裂過(guò)程區(qū)尺寸及內(nèi)張開(kāi)位移分布作為邊界條件，首先采用邊界選點(diǎn)法求解滿足位移邊界條件的權(quán)函數(shù)，然后采用加權(quán)積分法得到相應(yīng)的應(yīng)力函數(shù)和位移函數(shù)的全場(chǎng)解析解，即為虛擬裂紋模型的解析解(或稱?

-28-圖2-10權(quán)函數(shù)擬合表2-1斷裂過(guò)程區(qū)張開(kāi)位移分布x/mmCOD/2/mmx/mmCOD/2/mm400430.011240.50.0011440.0194410.0016460.048841.50.0038480.0877420.0053500.139以上述方法所求得的式(2-10)作為權(quán)函數(shù)，進(jìn)行加權(quán)積分計(jì)算，可得到積分后的應(yīng)力函數(shù)解析表達(dá)式，由此得到相應(yīng)的正應(yīng)力分量和位移分量解析表達(dá)式，分別如式(2-11)和式(2-12)所示：50=40=2222222220]-8429.0+-0214.0-8429.0-0.0214+)-arctan(6858.1--0428.0-[2=ttyytzzzttzzztztzttzπσσi(2-11)dtttzztzztZzπGσνy)]log(6.3-)-+log(+)-+log(6.2+-)z-(0.8429)[t-(0.02144=22225040220∫(2-12)公式(2-12)可積分，但是由于積分結(jié)果公式繁長(zhǎng)，在此予以省略，對(duì)積分展開(kāi)式不再列出。圖2-11為根據(jù)式(2-11)所得到的正應(yīng)力分量分布圖(由于模型關(guān)于x軸，y軸都對(duì)稱，所以取模型的四分之一進(jìn)行分析)。由圖可得，裂紋尖端應(yīng)力的奇異性被消除，斷裂過(guò)程區(qū)尖端處的內(nèi)聚力大小為ft，應(yīng)力分布規(guī)律也符合虛擬裂紋模

【參考文獻(xiàn)】：
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