本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的混凝土斷裂過(guò)程區(qū)力學(xué)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混凝土的非線性斷裂特性一直是土木行業(yè)學(xué)術(shù)界和工程界研究的熱門問(wèn)題。混凝土等準(zhǔn)脆性材料的裂縫尖端存在相對(duì)尺寸較大的斷裂過(guò)程區(qū),導(dǎo)致材料呈現(xiàn)明顯的非線性特征和尺寸效應(yīng)。過(guò)去幾十年來(lái),學(xué)者們提出了許多混凝土非線性斷裂模型。然而,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,斷裂過(guò)程區(qū)的力學(xué)特性還不清楚。本文采用實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法,研究了混凝土裂縫擴(kuò)展過(guò)程中斷裂過(guò)程區(qū)的力學(xué)特性,建立了工程應(yīng)用更為方便的粘聚裂紋模型。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)用數(shù)字圖像相關(guān)方法測(cè)量了帶缺口的混凝土三點(diǎn)彎曲試件裂縫擴(kuò)展及失效的全過(guò)程。進(jìn)行了混凝土三點(diǎn)彎曲試件的斷裂實(shí)驗(yàn),用數(shù)字圖像相關(guān)方法觀測(cè)了試件在裂縫擴(kuò)展過(guò)程中的全場(chǎng)位移與斷裂過(guò)程區(qū)長(zhǎng)度和位移演化規(guī)律。(2)基于虛擬裂縫模型和雙線性軟化曲線假設(shè),推導(dǎo)了混凝土斷裂過(guò)程區(qū)張開(kāi)位移的數(shù)學(xué)表達(dá)式,通過(guò)求解FredholmⅡ積分方程獲得了虛擬裂縫模型的數(shù)值解,并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性。分別以無(wú)限大中心穿透裂縫板和三點(diǎn)彎曲試件為例,計(jì)算了混凝土斷裂過(guò)程區(qū)的位移、粘聚力分布和荷載位移曲線,進(jìn)而分析了斷裂過(guò)程區(qū)的力學(xué)特性和擴(kuò)展演化規(guī)律。并分析計(jì)算了軟化曲線參數(shù),初始縫高比,以及試件尺寸對(duì)斷裂特性的影響規(guī)律。(3)假設(shè)混凝土斷裂過(guò)程區(qū)的粘聚力呈線性分布,提出了基于線性位移分布的粘聚裂紋模型。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型本身的計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了模型的正確性,并進(jìn)一步分析了斷裂過(guò)程區(qū)長(zhǎng)度的發(fā)展規(guī)律,初始縫高比、試件尺寸以及軟化曲線參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。(4)采用多元線性回歸的方法,給出了由荷載-張開(kāi)位移曲線(P-CMOD)反推軟化曲線的參數(shù)的方法,并采用MATLAB程序編寫(xiě)了便于工程應(yīng)用的GUI程序。
【關(guān)鍵詞】：混凝土 斷裂 斷裂過(guò)程區(qū) 虛擬裂縫模型 數(shù)字圖像方法
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU528
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 前言10-20
• 1.1 課題背景與意義10-11
• 1.2 混凝土粘聚裂紋模型與軟化曲線概述11-14
• 1.3 混凝土斷裂力學(xué)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 數(shù)字圖像相關(guān)方法與研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)介16-18
• 1.4.1 數(shù)字圖像相關(guān)方法17-18
• 1.5 論文的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 混凝土斷裂過(guò)程區(qū)特性數(shù)字圖像相關(guān)方法測(cè)量實(shí)驗(yàn)20-42
• 2.1 引言20
• 2.2 數(shù)字圖像相關(guān)方法的基本原理20-23
• 2.3 VIC-3D非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)23-26
• 2.3.1 VIC-3D簡(jiǎn)要介紹23-24
• 2.3.2 VIC-3D中的應(yīng)變計(jì)算24-26
• 2.4 試驗(yàn)概況26-33
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)方案與試件制作26-29
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)過(guò)程29-33
• 2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論33-40
• 2.5.1 DIC方法的準(zhǔn)確性驗(yàn)證33-35
• 2.5.2 斷裂過(guò)程區(qū)應(yīng)變演化規(guī)律35-37
• 2.5.3 斷裂過(guò)程區(qū)的張開(kāi)位移分布37-40
• 2.6 小結(jié)40-42
• 第3章 無(wú)限大平板粘聚裂紋模型的數(shù)值解42-59
• 3.1 引言42
• 3.2 粘聚裂縫模型的理論基礎(chǔ)42-45
• 3.2.1 粘聚裂紋模型控制方程43-44
• 3.2.2 Paris公式44-45
• 3.3 無(wú)限大板中心裂紋模型及求解45-50
• 3.3.1 公式推導(dǎo)45-48
• 3.3.2 Fredholm Ⅱ積分方程求解48-49
• 3.3.3 計(jì)算程序設(shè)計(jì)49-50
• 3.4 模型驗(yàn)證與計(jì)算結(jié)果50-57
• 3.4.1 模型驗(yàn)證50-52
• 3.4.2 計(jì)算結(jié)果與討論52-57
• 3.5 小結(jié)57-59
• 第4章 混凝土三點(diǎn)彎曲試件粘聚裂紋模型數(shù)值解59-71
• 4.1 引言59
• 4.2 無(wú)初始斷裂韌度的混凝土粘聚裂紋模型59-66
• 4.2.1 混凝土斷裂過(guò)程區(qū)形成機(jī)理分析60
• 4.2.2 混凝土斷裂過(guò)程區(qū)的演化規(guī)律60-62
• 4.2.3 三點(diǎn)彎曲混凝土試件粘聚裂紋模型求解62-66
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與討論66-69
• 4.3.1 計(jì)算參數(shù)66
• 4.3.2 荷載—位移曲線66-68
• 4.3.3 斷裂過(guò)程區(qū)特性68-69
• 4.4 小結(jié)69-71
• 第5章 基于線性位移分布的混凝土粘聚裂紋模型71-85
• 5.1 前言71
• 5.2 基于線性位移分布的混凝土粘聚裂紋模型71-74
• 5.2.1 基于線性位移分布的簡(jiǎn)化模型72-74
• 5.3 模型驗(yàn)證與討論74-84
• 5.3.1 線性位移分布驗(yàn)證74-75
• 5.3.2 P~CMOD曲線75-76
• 5.3.3 初始縫高比對(duì)裂縫發(fā)展的影響76-78
• 5.3.4 FPZ長(zhǎng)度的變化規(guī)律78-80
• 5.3.5 試件尺寸對(duì)斷裂過(guò)程的影響80-82
• 5.3.6 軟化曲線參數(shù)對(duì)斷裂過(guò)程的影響82-84
• 5.4 小結(jié)84-85
• 第6章 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取的程序設(shè)計(jì)85-95
• 6.1 前言85
• 6.2 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取方法的理論分析85-87
• 6.3 MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)與GUI界面功能介紹87-89
• 6.3.1 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取的MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)87-88
• 6.3.2 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取的GUI程序功能介紹88-89
• 6.4 計(jì)算實(shí)例與討論89-94
• 6.4.1 混凝土軟化曲線參數(shù)計(jì)算實(shí)例89-92
• 6.4.2 討論92-94
• 6.5 小結(jié)94-95
• 第7章 結(jié)論與展望95-97
• 7.1 本文主要工作的總結(jié)95-96
• 7.2 展望96-97
• 致謝97-98
• 參考文獻(xiàn)98-101
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果101

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本文編號(hào)：506103