[雙語翻譯]--外文翻譯--論混凝土開裂的概率模型——從局部到整體（譯文）

1、1中文 中文 9000 字 出處： 出處：Tailhan J L, Dal Pont S, Rossi P. From local to global probabilistic modeling of concrete cracking[J]. Annals of Solid and Structural Mechanics, 2010, 1(2): 103-115.論混凝土開裂的概率模型 論混凝土開裂的概率模型——從局部到整體 從

2、局部到整體J.-L. Tailhan ?S. Dal Pont ?P. Rossi摘要：當(dāng)處理諸如大壩結(jié)構(gòu)，核電廠的船只，廢棄物（或核能）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，隧道 等預(yù)期壽命之類問題時(shí)混凝土裂縫的描述是關(guān)鍵。這樣做的主要目的是不僅要描 述一個(gè)已有缺陷的增長(zhǎng)狀態(tài)，也預(yù)測(cè)在最初狀態(tài)時(shí)無缺陷結(jié)構(gòu)裂縫的成因和形成 原因（至少在宏觀層面）。本文提供了一個(gè)拉伸開裂的宏觀模型（即足以說明在 結(jié)構(gòu)層面的行為模型），能夠在出現(xiàn)局部狀況（裂縫）時(shí)提供信息

3、。該模型需要 通過適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相應(yīng)規(guī)范的的支持，并考慮到規(guī)模效應(yīng)以及混凝土的異質(zhì) 性。還能根據(jù)力學(xué)性能的統(tǒng)計(jì)分布通過 2D 比較用原實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果來驗(yàn)證。一、前言 一、前言裂縫形成一個(gè)熱傳導(dǎo)障礙并創(chuàng)造了液體，氣體和污染物的優(yōu)先流向路徑。他們的描述的 是預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)，如水壩，核電站容器，廢棄物（核能）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的壽命或者是隧道。至關(guān)重 要的是不僅描述了一個(gè)存在缺陷的增長(zhǎng)，也預(yù)測(cè)在最初的無缺陷結(jié)構(gòu)裂縫的成因和形成原因（至少在宏觀層面）。

4、在文獻(xiàn)中描述核或者裂縫演化的方法，我們可以發(fā)現(xiàn)：結(jié)果很難預(yù)測(cè)， 尤其是當(dāng)裂紋開口和間距有關(guān)。但是超過二十年以來在 LCPC 舉行的實(shí)驗(yàn)分析證明，這些 現(xiàn)象可以通過明確地考慮到具體的異質(zhì)性（這是在體積效應(yīng)的起源）或用正確的概率方法正 確的描述觀察結(jié)果?，F(xiàn)在已首次提出了一個(gè)基于這些概念的原始模型并在最近被通過。在 LCPC 舉行的混凝土開裂機(jī)制研究的最終目標(biāo)是要制定一個(gè)宏觀的連續(xù)三維模型， 整合異質(zhì)性和通過概率的方法，適應(yīng)全面大規(guī)模的土木結(jié)

5、構(gòu)的開裂和體積效應(yīng)分析。對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)分析，三維建模是必要的。然而，作為第一步，該方法已被開發(fā)的二維 模型（平面應(yīng)力），并已在一個(gè)簡(jiǎn)單而有意義的實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證，以評(píng)估建議分析的針對(duì)性。 不論出于什么原因，選擇統(tǒng)一體的方式是有道理的。首先的目標(biāo)是建立一個(gè)模型，而且 要適合實(shí)際結(jié)構(gòu)。由于存在一個(gè)完善的理論框架（不可逆過程熱力學(xué)）和使用可測(cè)量的宏觀 參數(shù)/變量和演化規(guī)律的可能性，宏觀連續(xù)模型往往是工程師的首選。此外，有限元方法中 的數(shù)值實(shí)施

6、的很自然的和強(qiáng)大的求解算法被廣泛使用。一個(gè)連續(xù)模型離散模型，如界面模型 和晶格模型，也有一些優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，連續(xù)的方法是要求不高，計(jì)算量不大（即使計(jì)算成本?。?，可以比較容易地計(jì)算多種物理效應(yīng)（例如，熱液壓和蠕變）。 該模型的概率方面，主要是基于對(duì)最初提出的裂解過程的實(shí)驗(yàn)分析。這種分析并提出了異質(zhì)性和體積效應(yīng)對(duì)開裂混凝土中的失敗所產(chǎn)生的關(guān)鍵作用。因此，概率方法需要一個(gè)隨機(jī) 材料力學(xué)性能的調(diào)查，以確定分布規(guī)律（整合異質(zhì)性和體積效應(yīng)）。本文

7、在原有的規(guī)劃是以 確定連續(xù)模式適應(yīng)相關(guān)的規(guī)則。用基于離散整合容積效應(yīng)的方法，數(shù)值試驗(yàn)，利用定義的分 布規(guī)律驗(yàn)證連續(xù)概率的方法。上面的想法將在論文的第一部分論述。 本文的第二部分介紹了混凝土開裂行為的數(shù)值模擬。將推出兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：一是基礎(chǔ)概率的離散方法。第二個(gè)是原始的統(tǒng)一體，概率模型。這兩個(gè)都需要考慮到體積的影響，他們 對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行分析，只有幾個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量參數(shù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)。據(jù)我們所知，現(xiàn) 有的文獻(xiàn)沒有類似的方法。盡管該模型的

8、宏觀性質(zhì)，局部的定量信息提供了裂縫模式，間距 和開口大小。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是這兩種模式不對(duì)裂縫的擴(kuò)展進(jìn)行處理，至少在斷裂力學(xué)的意義上（即不需要傳播標(biāo)準(zhǔn)），但也涉及基礎(chǔ)裂縫的概率問題。明顯的宏觀裂縫擴(kuò)展則是連續(xù)的開 裂，換句話說，可以認(rèn)為在宏觀層面裂縫擴(kuò)展或局部開裂。將在第四部分進(jìn)一步的討論。概率模型的結(jié)果是最終進(jìn)行四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)的對(duì)比。 類似的結(jié)果也可在現(xiàn)有的文3圖 1 抗拉強(qiáng)度平均值/分散變陣：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線擬合三、離散概率模型：數(shù)

9、值試驗(yàn) 三、離散概率模型：數(shù)值試驗(yàn)羅西最初提出了一個(gè)概率模型，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷混凝土體積大小的不同，特別是考 慮到材料的異質(zhì)性和規(guī)模效應(yīng)，利用有限元網(wǎng)格的使用有限元素的大小數(shù)值進(jìn)行分析。從數(shù) 值上看，該模型是通過分離方法用來描述界面元素的不連續(xù)性。表面元素（楊氏模量和拉伸 強(qiáng)度）的力學(xué)性能被認(rèn)為是隨機(jī)分布的變量。大量的體積元作為參考量（材料）與表面元素 有關(guān)。分布特征可以得到從第一部分給出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行推算。CESAR-LCPC 的有限

10、元程序針對(duì)二維模型的目前正在建立。局部的體積混凝土表面元 素相關(guān)有彈性，而大量元素代表未開裂混凝土保持彈性。接觸元素符合特雷斯卡標(biāo)準(zhǔn)以及有 拉伸剪切。最后，我們可以總結(jié)并強(qiáng)調(diào)指出這種模式的主要特點(diǎn)：? 模型的目的是考慮體積效應(yīng)的同時(shí)準(zhǔn)確描述局部裂縫；? 該模型被認(rèn)為是概率模型，但之后隨機(jī)分布在網(wǎng)格上的力學(xué)性能計(jì)算仍然有確定性。 它需要執(zhí)行大量的計(jì)算統(tǒng)計(jì)來驗(yàn)證結(jié)果（蒙特卡羅方法）；? 在這個(gè)意義上，在局部范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)和整體的結(jié)果一致的，因