考慮過程區(qū)的混凝土斷裂韌度尺寸效應研究.pdf

1、混凝土斷裂韌度的尺寸效應問題一直困擾著理論界和工程界。許多學者在實驗和理論分析方面作了大量研究，其中以Weibull脆性破壞統(tǒng)計理論和Bazant強度尺寸效應理論最為典型。 本文試圖從另一種角度分析混凝土斷裂韌度尺寸效應產(chǎn)生和發(fā)展的根源，即在斷裂韌度尺寸效應的研究中，考慮裂縫的擴展量△a?；炷两Y(jié)構(gòu)斷裂與金屬結(jié)構(gòu)的彈塑性斷裂特性不同，由于微裂隙的擴展在混凝土結(jié)構(gòu)宏觀裂縫前緣存在一定范圍的微裂縫區(qū)，也稱斷裂過程區(qū)，因而在混凝土斷裂

2、力學的分析中應該考慮斷裂過程區(qū)的影響。在以往混凝土斷裂韌度的研究中，采用的是最大荷載和初始縫長a0，也沒有考慮斷裂過程區(qū)的影響。如果考慮到斷裂過程區(qū)的影響，則裂縫失穩(wěn)擴展時的臨界縫長已不是a0，而是與最大荷載對應的等效臨界縫長ac。 首先，本文從試驗的角度，考慮斷裂過程區(qū)，對基于Weibull脆性破壞統(tǒng)計理論和基于Bazant強度尺寸效應理論的斷裂韌度尺寸效應公式進行了修正，并對考慮斷裂過程區(qū)的臨界縫長ac的計算，以及形函數(shù)的選

3、擇進行了比較研究。 其次，通過理論分析，總結(jié)出以下結(jié)論：Weibull脆性破壞統(tǒng)計理論和Bazant強度尺寸效應的理論均屬于冪尺度律，兩者是冪尺度律在不同情況下的反映；Weibull脆性破壞統(tǒng)計理論和Bazant強度尺寸效應理論都是關(guān)于強度的尺寸效應理論，兩者在一定條件下，可以相互轉(zhuǎn)化，互為補充；斷裂韌度的尺寸效應與強度的尺寸效應具有一定的統(tǒng)一性。 最后，利用有限元進行了斷裂韌度計算。選取平面八節(jié)點單元，利用ANSYS中

4、的PLANE82單元，根據(jù)試驗結(jié)果的最大荷載，最大裂縫口張開位移，分別計算了三點彎曲與楔入劈拉試件的斷裂韌度KIC，計算了a為初始縫長a0和a為臨界縫長ac兩種，情況下的斷裂韌度，從計算結(jié)果可以看出，考慮斷裂過程區(qū)影響即縫長為臨界縫長的有限元計算值更接近試驗結(jié)果，且規(guī)律性也與前面得到的修正公式的規(guī)律比較一致。 通過試驗歸納，理論分析和有限元驗證，綜合研究表明，考慮斷裂過程區(qū)的斷裂韌度尺寸效應修正公式更為合理，更符合混凝土斷裂破壞