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《大型土木结构多尺度模拟与损伤分析_省略_从材料多尺度力学到结构多尺度力学_吴佰建.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第37卷第3期力学进展Vbl.37No.3.2007825日ADVANCESINMECHANICSAu,年月g252007大型土木结构多尺度模拟与损伤分析从材料多尺度力学到结构多尺度力—学’t汤可可吴佰建李兆霞东南大学,08土木工程学院工程力学系南京2101摘要从阐述重大,土木工程结构安全运营面临的挑战性课题结构多尺度力学问题开始对多尺度力学中、—,;的材料多尺度模拟和结构多尺度模拟的工程背景多尺度特征和关键研究内容进行比较性评述在此基础上重点介绍了对研究大型土木结构多尺度力学问题可能有参考价值的材料多尺度模拟和分析方法如周期
2、性异质材料问题的平均化与渐进分析方法、单位分解法和多尺度重构核函数法,以及大型土木结构多尺度模拟与分析领域的研究现状,由此引出结构多尺度力学研究中函待解决的关键问题并加以评述;通过认识与比较结构多尺度与材料多尺度问题的共性与个性,文中综述了在大型,土木结构多尺度问题的研究进程中可供参考的理论与方法提出了这类结构多尺度力学问题研究的几个关键科学问题为:结构多、、尺度模拟中的连接与跨越问题多尺度模型的修正和验证结构损伤的时间多尺度模拟与分析、结构强度和损伤失效过程中多尺度分析的跨尺度敏感性与随机性因素,以及适用于大型土木结构多尺度
3、模拟和计算分析的实施策略与技术.关健词大型土木,结构多尺度力学,结构损伤演么跨尺度连接1弓l言信息进行各类复杂土木结构损伤检测和状态评估.,然而认识结构的劣化过程对于大型土木工程结、、,:重大工程结构如超大跨桥梁大型场馆超高层构而言相当困难这主要是由其服役特点造成的环、,建筑物等的使用期长达几十年上百年在服役期内境复杂、恶劣,作用载荷复杂和部分不确定;服役时、、,由于环境侵蚀材料老化和荷载的长期疲劳效应突间漫长其间结构损伤与材料劣化共生共存;结构的发事变过载效应等因素的综合作用将不可避免地导,失效总是起始于最底层也就是从材料中
4、的孤立的空,致结构系统中的损伤积累和抗力衰减从而使结构,,,洞成核开始经过空洞取向形成微裂纹la];同时、,抵抗自然灾害甚至正常服役载荷的能力下降极端,还有始自建造中产生的缺陷及其局部应力集中在情况下会引发灾难性事故.对于这些重大工程结构,,、,施加于整个结构上的工作荷载作用下局部损伤演建立健康监测灾害预警与应急响应系统并根据系.,,化造成结构劣化因此结构劣化的因与果在实际上统的监测信息进行结构状态评估改变长期以来土木、工程重建设、轻管理维护,对结构工作状态、损伤状是位于整体结构尺度与局部微细观尺度这样两个不.、,已成同量级的
5、空间尺度上上述特点决定了大型土木结构况和安全可靠性潜在危险性无法预知的现状:、为一个刻不容缓的重要课题川.应对重大工程结构损伤过程分析的困难在于由于结构构形复杂体量,,,巨大无法进行结构全尺度在线试验从试验方面认安全性评估的需要目前崛待认识各类大型土木工程结构在结构服役全过程中的结构响应、损伤发生与演识劣化过程;由于结构劣化过程也是跨尺度的损伤演,、;正确认识各类结构的失效路径化过程给以损伤过程分析为目标的结构模拟及其分化的机理临界状态,和破坏前兆以及损伤对结构响应的影响[z];在上述析方法带来极大的挑战;由于结构劣化过程漫长
6、而持,,认识的基础上才能够基于结构健康监测系统的输出久其间又可能有突发过载造成的损伤与长期累积的收稿:2007-04.02,:200不05一23日期修回日期.,,国家自然科学基金(5027801710672038)高校博士学科点专项基金资助项目(20040286031)t乐m:zli@seu.edu.enailhx,疲劳损伤交互作用损伤分析所需涉及的时间尺度也2材料和结构多尺度力学问题;是多量级的在重要的大型土木结构安装了结构健康srueoor,4,在这一节中笔者试图对材料多尺度力学问题与监测(tturalhealthmnit
7、ingsHM)系统[5],土木结构中的多尺度力学问题进行比较性评述主,的新形势下上述部分在测试方面的困难有望加以改要从问题提出的背景、多尺度特征与范围、主要研究,善或克服认识结构劣化过程的难点就主要集中于跨.目的是通过比较性评述来认识内容等方面进行评述.尺度的结构损伤演化过程的模拟与分析与阐述结构多尺度力学问题.由于目前材料多尺度研,,综上所述重大工程结构的安全性已经提出了究的内容和成果已经十分丰富囿于笔者的学识和本,结构损伤跨时空尺度模拟与多因素祸合分析的重要文的目的这里不试图对材料多尺度研究作全面的概.科学问题.这样的问题
8、无疑是极具挑战性的,因为到括,目前为止土木领域中的大型结构分析基本上还停留2.1材料多尺度力学问题.,在单一的宏观尺度上结构特性跨尺度模拟意味着对材料的多尺度问题研究主要是由材料科学的结构建模就不再是单一量级尺度下的有限元离散问发展所促使的.人们对材料的认识大体遵循从宏观,,
