混凝土中的斷裂力學(xué)模型

1、幾種混凝土中的斷裂力學(xué)模型研究幾種混凝土中的斷裂力學(xué)模型研究言志超1劉濤2胡一舟2（重慶交通大學(xué)研究生院材料系400074）摘要摘要縱觀斷裂力學(xué)幾十年的發(fā)展，經(jīng)過前人的努力，無論在理論還是試驗上都有了不少的進步，形成了不少較為完善的模型。在工程上斷裂力學(xué)的應(yīng)用也非常廣泛，本文將就混凝土斷裂力學(xué)模型稍作歸納和總結(jié)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞斷裂力學(xué)混凝土模型1研究的背景研究的背景1961年Kaplanl首先將斷裂力學(xué)的概念引用到混凝土中并進行了混凝土的

2、斷裂韌度試驗“此后數(shù)十年間取得了許多成果線彈性斷裂力學(xué)為是假定混凝土在斷裂前是理想的彈性體主要有以下兩種分析方法：一種是能量法即從能量平衡的觀點出發(fā).將能量釋放率與形成單位裂紋表面所需要的能量進行比較“當前者小于后者時裂紋穩(wěn)定“；另一種是應(yīng)力強度因子法，即從裂紋尖端的應(yīng)力場出發(fā)利用裂紋尖端的應(yīng)力強度因子來衡量構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與否。線彈性斷裂力學(xué)對混凝土斷裂力學(xué)的發(fā)展起了一個開創(chuàng)的作用在線彈性斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)上通過修正線彈性斷裂力學(xué)建立起

3、一系列的斷裂模型“隨著研究的進一步開展大量的試驗研究表明應(yīng)力強度因子具有尺寸效應(yīng)。自此人們逐漸把研究的重點轉(zhuǎn)向非線性斷裂力學(xué)且伴隨數(shù)值分析軟件的開發(fā)斷裂力學(xué)逐漸結(jié)合數(shù)值分析方法相繼提出非線性數(shù)值模型如虛擬裂縫模型、裂縫帶模型、雙參數(shù)模型、雙K模型等。2斷裂模型研究斷裂模型研究（1）雙參數(shù)斷裂模型圖1.3虛擬裂縫模型的微裂區(qū)虛擬裂縫模型的微裂區(qū)用虛擬裂縫模型不能得到斷裂區(qū)擴展長度的解析解必須采用數(shù)值模擬的方法.采用這個模型計算裂縫擴展時裂

4、縫按單元邊界擴展.故需要將裂縫擴展線上的節(jié)點一分為二或重新劃分裂縫通過的單元讓裂縫成為新的單元的邊界.(3)雙K斷裂模型在綜合吸收雙參數(shù)模型和虛擬裂縫模型思想的基礎(chǔ)上我國學(xué)者徐世烺，趙國番教授結(jié)合大量實驗研究提出判斷混凝土開裂的雙K斷裂準則其墓本思想是:混凝土從開始斷裂到最終失穩(wěn)斷裂中間存在一個過程即一個斷裂擴展區(qū)。當KI＜K時無裂縫擴展當KI=K時裂縫開始穩(wěn)定擴展當K≤KI＜K時裂縫iniICiniICiniICunIC穩(wěn)定擴展當KI

5、=K時裂縫開始失穩(wěn)。當KIK時裂縫失穩(wěn)斷裂。其中，KIunICunIC為應(yīng)力強度因子K為起裂韌度K為失穩(wěn)韌度.K和K稱為雙K斷裂參iniICunICiniICunIC數(shù)。由此可見雙參數(shù)模型對應(yīng)的是混凝土的失穩(wěn)斷裂點。3結(jié)論結(jié)論雙參數(shù)模型的優(yōu)點是能夠得出臨界斷裂判據(jù)的雙參數(shù)的解析解缺點是沒有考慮到混凝土的斷裂是一個從開始開裂到最終失穩(wěn)是一個過程即沒有考慮到斷裂過程中斷裂擴展區(qū)對最終的臨界失穩(wěn)的影響。虛擬裂縫模型的優(yōu)點是將混凝土斷裂當成一個