基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的混凝土斷裂過程區(qū)力學(xué)特性研究.pdf

1、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題?；炷恋葴?zhǔn)脆性材料的裂縫尖端存在相對尺寸較大的斷裂過程區(qū)，導(dǎo)致材料呈現(xiàn)明顯的非線性特征和尺寸效應(yīng)。過去幾十年來，學(xué)者們提出了許多混凝土非線性斷裂模型。然而，由于實驗條件的限制，斷裂過程區(qū)的力學(xué)特性還不清楚。本文采用實驗和理論分析相結(jié)合的方法，研究了混凝土裂縫擴(kuò)展過程中斷裂過程區(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)容包括以下幾個方面:
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2、1)用數(shù)字圖像相關(guān)方法測量了帶缺口的混凝土三點彎曲試件裂縫擴(kuò)展及失效的全過程。進(jìn)行了混凝土三點彎曲試件的斷裂實驗，用數(shù)字圖像相關(guān)方法觀測了試件在裂縫擴(kuò)展過程中的全場位移與斷裂過程區(qū)長度和位移演化規(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)了混凝土斷裂過程區(qū)張開位移的數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過求解FredholmⅡ積分方程獲得了虛擬裂縫模型的數(shù)值解，并通過與實驗數(shù)據(jù)的對比驗證了模型的正確性。分別以無限大中心穿透裂縫板和三點彎曲

3、試件為例，計算了混凝土斷裂過程區(qū)的位移、粘聚力分布和荷載位移曲線，進(jìn)而分析了斷裂過程區(qū)的力學(xué)特性和擴(kuò)展演化規(guī)律。并分析計算了軟化曲線參數(shù)，初始縫高比，以及試件尺寸對斷裂特性的影響規(guī)律。
　　(3)假設(shè)混凝土斷裂過程區(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。利用實驗數(shù)據(jù)與模型本身的計算結(jié)果驗證了模型的正確性，并進(jìn)一步分析了斷裂過程區(qū)長度的發(fā)展規(guī)律，初始縫高比、試件尺寸以及軟化曲線參數(shù)對計算結(jié)果的影響。
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