混凝土損傷分析及其工程應用.pdf

1、損傷力學作為工程材料和結構的強度性能分析、破壞機理解釋、失效預測以及壽命估計等方面定量分析的理論依據(jù)和手段,越來越廣泛、合理的應用于混凝土材料和結構的強度、變形及破壞的分析上來.混凝土是由粗骨料、細骨料和水泥沙漿構成非均勻性多相復合材料,在成型期間就存在一些初始裂紋,在荷載等因素的作用下,初始裂紋會不斷擴展、聯(lián)結,并生成新的裂紋.將這些微缺陷對混凝土材料的劣化作用稱之為損傷.研究證明:混凝土破壞是內(nèi)部微裂紋逐漸發(fā)展的結果,亦可說破壞只是

2、裂縫發(fā)展過程的最后階段,而要真正描述混凝土的各種性能,就要研究其內(nèi)部的微裂紋的演化規(guī)律,即進行混凝土損傷力學分析.該文從混凝土材料到混凝土結構、從宏觀到微觀、從靜態(tài)損傷到動態(tài)損傷、從各向同性損傷到各向異性損傷、從彈性損傷到彈塑性損傷等幾個方面介紹并探討研究了損傷理論在混凝土及其結構強度、變形、破壞特性分析中的應用.首先介紹了損傷力學的基本內(nèi)容以及混凝土損傷理論研究現(xiàn)狀,比較了各種損傷演化模型.其后,發(fā)展了損傷力學中兩個重要理論內(nèi)容,即彈

3、塑性損傷矩陣及其簡單形式的推導和基于實驗基礎上的損傷演化方程的解析表達式的推導.通過形狀函數(shù)的假定,提出了一種混凝土動力損傷本構模型.之后,考慮混凝土的循環(huán)荷載下力學特性,將一維損傷演化規(guī)律推廣到多維問題,分析了重力壩在地震作用下的損傷破壞特性.并采用了正交各向異性彈性損傷矩陣編寫了分析損傷場的有限元程序,應用于實際結構分析.最后,考慮混凝土材料的非均勻性,從細觀層次對其損傷斷裂進行了數(shù)值模擬,并探討了該文中從一維損傷演化規(guī)律到多維問題