混凝土中的斷裂力學(xué)模型

1、幾種混凝土中的斷裂力學(xué)模型研究幾種混凝土中的斷裂力學(xué)模型研究言志超1劉濤2胡一舟2（重慶交通大學(xué)研究生院材料系400074）摘要摘要縱觀斷裂力學(xué)幾十年的發(fā)展，經(jīng)過(guò)前人的努力，無(wú)論在理論還是試驗(yàn)上都有了不少的進(jìn)步，形成了不少較為完善的模型。在工程上斷裂力學(xué)的應(yīng)用也非常廣泛，本文將就混凝土斷裂力學(xué)模型稍作歸納和總結(jié)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞斷裂力學(xué)混凝土模型1研究的背景研究的背景1961年Kaplanl首先將斷裂力學(xué)的概念引用到混凝土中并進(jìn)行了混凝土的

2、斷裂韌度試驗(yàn)“此后數(shù)十年間取得了許多成果線彈性斷裂力學(xué)為是假定混凝土在斷裂前是理想的彈性體主要有以下兩種分析方法：一種是能量法即從能量平衡的觀點(diǎn)出發(fā).將能量釋放率與形成單位裂紋表面所需要的能量進(jìn)行比較“當(dāng)前者小于后者時(shí)裂紋穩(wěn)定“；另一種是應(yīng)力強(qiáng)度因子法，即從裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)出發(fā)利用裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子來(lái)衡量構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與否。線彈性斷裂力學(xué)對(duì)混凝土斷裂力學(xué)的發(fā)展起了一個(gè)開(kāi)創(chuàng)的作用在線彈性斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)上通過(guò)修正線彈性斷裂力學(xué)建立起

3、一系列的斷裂模型“隨著研究的進(jìn)一步開(kāi)展大量的試驗(yàn)研究表明應(yīng)力強(qiáng)度因子具有尺寸效應(yīng)。自此人們逐漸把研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向非線性斷裂力學(xué)且伴隨數(shù)值分析軟件的開(kāi)發(fā)斷裂力學(xué)逐漸結(jié)合數(shù)值分析方法相繼提出非線性數(shù)值模型如虛擬裂縫模型、裂縫帶模型、雙參數(shù)模型、雙K模型等。2斷裂模型研究斷裂模型研究（1）雙參數(shù)斷裂模型圖1.3虛擬裂縫模型的微裂區(qū)虛擬裂縫模型的微裂區(qū)用虛擬裂縫模型不能得到斷裂區(qū)擴(kuò)展長(zhǎng)度的解析解必須采用數(shù)值模擬的方法.采用這個(gè)模型計(jì)算裂縫擴(kuò)展時(shí)裂

4、縫按單元邊界擴(kuò)展.故需要將裂縫擴(kuò)展線上的節(jié)點(diǎn)一分為二或重新劃分裂縫通過(guò)的單元讓裂縫成為新的單元的邊界.(3)雙K斷裂模型在綜合吸收雙參數(shù)模型和虛擬裂縫模型思想的基礎(chǔ)上我國(guó)學(xué)者徐世烺，趙國(guó)番教授結(jié)合大量實(shí)驗(yàn)研究提出判斷混凝土開(kāi)裂的雙K斷裂準(zhǔn)則其墓本思想是:混凝土從開(kāi)始斷裂到最終失穩(wěn)斷裂中間存在一個(gè)過(guò)程即一個(gè)斷裂擴(kuò)展區(qū)。當(dāng)KI＜K時(shí)無(wú)裂縫擴(kuò)展當(dāng)KI=K時(shí)裂縫開(kāi)始穩(wěn)定擴(kuò)展當(dāng)K≤KI＜K時(shí)裂縫iniICiniICiniICunIC穩(wěn)定擴(kuò)展當(dāng)KI

5、=K時(shí)裂縫開(kāi)始失穩(wěn)。當(dāng)KIK時(shí)裂縫失穩(wěn)斷裂。其中，KIunICunIC為應(yīng)力強(qiáng)度因子K為起裂韌度K為失穩(wěn)韌度.K和K稱為雙K斷裂參iniICunICiniICunIC數(shù)。由此可見(jiàn)雙參數(shù)模型對(duì)應(yīng)的是混凝土的失穩(wěn)斷裂點(diǎn)。3結(jié)論結(jié)論雙參數(shù)模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠得出臨界斷裂判據(jù)的雙參數(shù)的解析解缺點(diǎn)是沒(méi)有考慮到混凝土的斷裂是一個(gè)從開(kāi)始開(kāi)裂到最終失穩(wěn)是一個(gè)過(guò)程即沒(méi)有考慮到斷裂過(guò)程中斷裂擴(kuò)展區(qū)對(duì)最終的臨界失穩(wěn)的影響。虛擬裂縫模型的優(yōu)點(diǎn)是將混凝土斷裂當(dāng)成一個(gè)