混凝土損傷機理及臨界損傷特性分析.pdf

1、混凝土是一種存在初始損傷的工程材料,其破壞過程是在外載荷作用下微細觀尺度的損傷萌生、擴展、貫通,直到最后宏觀裂紋產(chǎn)生導致混凝土失穩(wěn)破裂的過程.本文對混凝土的損傷過程進行了研究,建立了混凝土損傷演化的臨界破壞模型,對經(jīng)典的四參數(shù)Krajcinovic損傷模型進行了簡化,得到了兩參數(shù)損傷模型.分析了混凝土的成核損傷機理并導出了成核損傷模型.具體工作有以下幾個方面:1.根據(jù)混凝土材料受載前初始損傷的分布、受載后微裂紋的萌生擴展及破壞后的斷裂面

2、表現(xiàn)出的分形特征,利用分形逾滲理論,結(jié)合混凝土損傷破壞的特點,建立了描述混凝土損傷演化的臨界破壞模型,這一模型溝通了混凝土微細觀損傷和宏觀破壞之間的聯(lián)系,并利用重正化群理論求得了混凝土損傷的臨界概率、分形維數(shù)和臨界損傷值.2.對四參數(shù)Krajcinovic損傷模型進行分析后,發(fā)現(xiàn)四參數(shù)Krajcinovic損傷模型和基于應(yīng)變等效原理得到的損傷模型在形式上是一致的.因此可用兩個新的材料參數(shù)代替四參數(shù)Krajcinovic損傷模型中的四個材

3、料參數(shù),得到了便于使用的兩參數(shù)損傷模型.驗證表明,由兩參數(shù)損傷模型得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和四參數(shù)Krajcinovic損傷模型得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線非常接近.3.根據(jù)混凝土的損傷在不同尺度下表現(xiàn)出的自相似性,用分形圓來描述混凝土的成核損傷,用重正化群理論分析了混凝土中微裂紋群的演化.把損傷造成的能量變化分為兩個部分,即用Helmholtz自由能表達的成核損傷所需要的能量,以及由在損傷區(qū)微裂紋的形成而產(chǎn)生的能量釋放部分,在此基礎(chǔ)上,導出了包含這