基于橢圓形微裂紋變形及擴(kuò)展的巖石混凝土三維細(xì)觀損傷模型.pdf

1、基于微缺陷的變形及演化的細(xì)觀損傷模型能夠較真實地描述材料的損傷行為，受到了人們的普遍關(guān)注。作為一類重要的工程材料，巖石和混凝土內(nèi)部彌散有大量的微裂紋，故研究其變形行為時，應(yīng)充分考慮微裂紋的變形與擴(kuò)展。微裂紋受拉張開、受壓閉合，應(yīng)通過對兩種不同模式下微裂紋的變形和擴(kuò)展的分析，建立任意載荷下的損傷模型。一般地，材料內(nèi)部的微裂紋可采用橢圓形微裂紋進(jìn)行描述以較真實地反映微裂紋系統(tǒng)的細(xì)觀特性。本文考慮材料內(nèi)部橢圓形微裂紋的變形、擴(kuò)展、摩擦滑移及偏

2、折擴(kuò)展對材料變形的影響，基于 Taylor方法建立了巖石混凝土的三維細(xì)觀損傷模型。
　　將含橢圓形微裂紋的代表性單元(RVE)視為無限大體深埋橢圓形裂紋。本文首先基于無限大彈性基體深埋橢圓形裂紋的變形場，推導(dǎo)了深埋橢圓形裂紋的能量釋放率，采用能量平衡方法建立橢圓形裂紋的復(fù)合斷裂準(zhǔn)則；進(jìn)而考慮橢圓形裂紋的偏折擴(kuò)展，提出了橢圓形裂紋的初始偏折位置和偏折方向的確定方法。并將橢圓形裂紋退化到深穿透線裂紋和錢幣形裂紋的結(jié)果與已有的相關(guān)結(jié)果進(jìn)

3、行了比較。
　　論文考慮三軸拉應(yīng)力下橢圓形微裂紋的變形、擴(kuò)展，推導(dǎo)了具有任意空間取向的單個張開橢圓形微裂紋引起的附加柔度張量，采用Taylor方法并引入概率密度函數(shù)，建立了三軸拉應(yīng)力下的細(xì)觀損傷模型，并采用該模型分析了含隨機(jī)分布橢圓形微裂紋的彈性基體的有效彈性模量。
　　論文考慮三軸壓應(yīng)力下橢圓形微裂紋的摩擦滑移和偏折擴(kuò)展，推導(dǎo)了具有任意空間取向的單個閉合橢圓形微裂紋引起的附加柔度張量，提出了一種計算閉合橢圓形微裂紋的偏折變

4、形的簡化方法，采用Taylor方法建立了三軸壓應(yīng)力下的細(xì)觀損傷模型，并利用該模型分析了含微裂紋材料的各向異性特性。
　　在前面建立的三軸拉應(yīng)力與三軸壓應(yīng)力下的細(xì)觀損傷模型的基礎(chǔ)上，建立了任意載荷下的細(xì)觀損傷模型，并將模型與商用有限元軟件ABAQUS相結(jié)合，編寫了用戶自定義材料子程序UMAT，利用ABAQUS與該子程序模擬了砂巖的三軸壓縮實驗與混凝土的單軸拉伸實驗。
　　考慮橢圓形微裂紋間的弱相互作用，基于所發(fā)展細(xì)觀損傷模型的