混凝土作為一種典型的非均質(zhì)準(zhǔn)脆性材料,斷裂過程區(qū)的發(fā)展對(duì)斷裂特性有很大的影響。工程中混凝土一旦開裂就可能會(huì)引起鋼筋的銹蝕,影響結(jié)構(gòu)的安全與耐久性,因此與普通混凝土一樣研究高強(qiáng)混凝土的斷裂特性具有重要意義。為了研究高強(qiáng)混凝土梁斷裂特性,本文采用有限斷裂力學(xué)(Finite Fracture Mechanics,簡(jiǎn)稱FFM)方法結(jié)合試驗(yàn)研究來研究分析高強(qiáng)混凝土的斷裂失效。該方法基于有限斷裂力學(xué)框架來表征準(zhǔn)脆性材料的斷裂失效,裂縫擴(kuò)展的“有限距離”假設(shè)為結(jié)構(gòu)參數(shù)而并非材料參數(shù),其結(jié)果由能量與應(yīng)力(應(yīng)變)準(zhǔn)則共同確定。有限斷裂力學(xué)方法克服了傳統(tǒng)的應(yīng)力準(zhǔn)則和能量準(zhǔn)則的缺陷,可以準(zhǔn)則的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。最后通過數(shù)字圖像相關(guān)方法(DICM)試驗(yàn)研究高強(qiáng)混凝土三點(diǎn)彎曲梁的損傷以及整個(gè)斷裂過程區(qū)的發(fā)展過程。分析初始縫高比及梁高對(duì)裂縫尖端最大破壞應(yīng)力、斷裂韌度、斷裂過程區(qū)長(zhǎng)度等的影響。本文主要研究結(jié)論如下:(1)利用電阻法測(cè)定三點(diǎn)彎曲梁的起裂荷載及失穩(wěn)荷載,分析初始縫高比及梁高、跨度對(duì)起裂荷載、失穩(wěn)荷載的影響。研究結(jié)果表明:起裂荷載和最大荷載均隨著初始縫高比的增大而逐漸變小,且起裂荷載與最大荷載的比值基本保持在0.65~0.75之間。(2)通過數(shù)字圖像相關(guān)方法(DICM)測(cè)定了試件在不同荷載作用下的裂縫張開口位移、斷裂過程區(qū)長(zhǎng)度。研究結(jié)果表明:DICM能夠準(zhǔn)確測(cè)定任意荷載作用下的裂縫張開口位移、斷裂過程區(qū)長(zhǎng)度;其值均隨著初始縫高比的增大而減小,隨著試件跨度的增加而增大。(3)采用雙K斷裂韌度和雙G斷裂韌度理論模型分析初始縫高比對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子、斷裂韌度、能量釋放率等的影響。研究表明:失穩(wěn)韌度和起裂韌度均不會(huì)隨著初始縫高比和跨度而改變,失穩(wěn)韌度和失穩(wěn)韌度可以作為材料本身固有斷裂性能的材料表征。(4)分析有限斷裂力學(xué)模型(FFM)和斷裂準(zhǔn)則對(duì)理論數(shù)據(jù)的影響。理論數(shù)據(jù)分析表明:三點(diǎn)彎曲梁裂縫尖端的最大破壞應(yīng)力隨著初始縫高比和跨度的增加而減小;斷裂過程區(qū)長(zhǎng)度會(huì)隨著初始縫高比的增大而逐漸變小,隨著跨度的增大而逐漸變大。
【學(xué)位單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)說明
第一章 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 混凝土斷裂問題及相關(guān)研究方法
        1.2.1 裂紋類型
        1.2.2 研究方法
    1.3 混凝土斷裂性能研究現(xiàn)狀
        1.3.1 理論模型的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 試驗(yàn)方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.3 斷裂過程區(qū)的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 高強(qiáng)混凝土研究現(xiàn)狀
        1.3.5 有限斷裂力學(xué)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 三點(diǎn)彎曲梁的設(shè)計(jì)加載與測(cè)試方案
    2.1 引言
    2.2 試驗(yàn)材料的制備及試件設(shè)計(jì)
        2.2.1 試驗(yàn)材料的制備
        2.2.2 試件設(shè)計(jì)
        2.2.3 試件的制作及測(cè)試表面處理
    2.3 試驗(yàn)裝置及設(shè)備
    2.4 加載方案和測(cè)試方案
        2.4.1 加載方案
        2.4.2 DIC測(cè)試方案
    2.5 本章小結(jié)
第三章 試驗(yàn)結(jié)果及斷裂特性分析
    3.1 引言
    3.2 材料基本性能參數(shù)
    3.3 起裂荷載和失穩(wěn)荷載的測(cè)定
    3.4 混凝土斷裂性能分析
        3.4.1 初始縫高比對(duì)荷載值的影響
        3.4.2 初始縫高比對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響
        3.4.3 初始縫高比對(duì)加載點(diǎn)位移的影響
        3.4.4 初始縫高比對(duì)雙K斷裂韌度的影響
        3.4.5 初始縫高比對(duì)雙G斷裂韌度的影響
        3.4.6 雙K斷裂模型與雙G斷裂模型比較分析
    3.5 斷裂過程區(qū)長(zhǎng)度的測(cè)定
        3.5.1 裂縫張開口位移
        3.5.2 斷裂過程區(qū)發(fā)展過程
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于有限斷裂力學(xué)的理論分析
    4.1 引言
    4.2 混凝土斷裂準(zhǔn)則
        4.2.1 最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則
        4.2.2 能量準(zhǔn)則
        4.2.3 應(yīng)變能密度理論
    4.3 有限斷裂力學(xué)理論
        4.3.1 有限斷裂力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展
        4.3.2 有限斷裂力學(xué)準(zhǔn)則
    4.4 基于有限斷裂力學(xué)模型的理論分析
        4.4.1 裂縫尖端處的破壞應(yīng)力
        4.4.2 裂紋擴(kuò)展的有限距離
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉春;陳紅鳥;趙艷兵;孫敬明;才琪;;三點(diǎn)彎曲下混凝土斷裂性能參數(shù)試驗(yàn)研究[J];硅酸鹽通報(bào);2016年12期

2 徐世p

本文編號(hào)：2828701