单轴受拉条件下混凝土细观准脆性损伤模型理论及试验研究

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1、重庆交通大学硕士学位论文单轴受拉条件下混凝土细观准脆性损伤模型理论及试验研究姓名：高谭坤申请学位级别：硕士专业：港口海岸及近海工程指导教师：许锡宾；涂忠仁20120519摘要混凝土等准脆性材料，在外荷载或环境变化条件下，材料内部的微缺陷不断演化，导致结构的强度、刚度下降，以致最终破坏。研究混凝土受载过程中损伤特性的发展规律对混凝土结构的破坏预测、安全评价与可靠性分析具有非常重要的意义。本文依托重庆市建设科技计划项目“准脆性材料尺寸效应及强度计算研究”，开展了混凝土在单轴受拉条件下材料损伤演化过程与力学性能的研究，取得了以下主要成果：借鉴平行杆

2、类模型和随机损伤模型的思想，将混凝土试件抽象成由一系列的代表性体积单元串联而成，每个代表性体积单元都是由理想弹脆性的弹簧、弹塑性杆件和两端的刚性板组(弹簧来模拟混凝土材料的断裂损伤，弹塑性杆来模拟韧性损伤)，建立了能够模拟损伤过程中微缺陷发展的相互作用的混凝土细观准脆性损伤模型。新建立的损伤模型能够更合理地描述临界状态前混凝土损伤在热力学过程和几何过程上的分布与性状。基于混凝土单轴受拉特性、声发射试验和现代非线性科学相关理论确定了特征应变的取值。根据混凝土的非均质特性，基于修正平行杆模型，引入各相材料的力学参数屈服概率密度函数和断裂概率密度函

3、数分别服从于Weibull分布和正态分布的假设，并在此基础上推导了损伤演化方程，将得到的混凝土细观准脆性损伤模型与其他学者基于平行杆模型思想的修正平行杆模型及随机损伤模型进行了对比分析，论证了本论文推演模型在损伤描述和参数选取的合理性，并通过算例进行了进一步的验证。对9组混凝土试件进行了间接拉伸试验，为全面深入地研究混凝土在单轴拉伸条件下的应力一应变关系以及混凝土力学性能的变化规律提供了可信的试验数据，并将试验结果与细观准脆性损伤模型计算结果进行了对比分析，验证了细观准脆性损伤模型的合理性。关键词：混凝土损伤准脆性损伤损伤模型间接拉伸试验AB

4、STRACTWiththechangeofexternalloadandenvironment，intemaJmicrodefcctinquasi-brittlematerials，suchasconcrete，willkeeponevolving，whichwillreducethestmcturestrengthandstiffnessandleadtodestructionintheend．Studyingtheevolvingrulesofconcreteunderloadingconditionhasacriticalsignifi

5、cancetopredicttheconcretestructurefailure，structuresafetyandreliability．Basedonthescientificresearchproject_“studyingonsizeeffectandstrengthcalculationofquasi．brittle”，whichissponsoredbytheconstructionofscienceandtechnologyplanprojectsofChongqing，thedissertationfocusesonthe

6、damageevolvingrulesandmecha血caJpropertyforconcreteinuni-axialtensionconditions．Theresultsandsuggestionsareasfollows：ReferringtotheideaofPBS(ParallelBarSystem)andSDM(StochasticD锄ageModel)，concretematerialsCanbetreatedasREV(RepresentativeVolumeElement)inseries，andeachREVconsi

7、stsofanideaelastic—brittlespring，elastic．plaSticbara11drigidplateatbothends．Thespringisusedtosimulatethefractured砌nageofmeconcretematerialandtheelastic—plasticrodisusedtosimulatetheductiledamage．Themicroscopicquasi·brittledamagemodelofconcrete，whichCanreflecttheinteractionb

8、etweenthedevelopmentsofmicro·defectsintheprocessofsimulatingd锄age，isestablishedand