混凝土多裂纹扩展过程的数值模拟与研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kkhaizi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
混凝土的破坏过程一直以来都是混凝土材料研究中的重点内容。混凝土的破坏与初始缺陷有着很大的关系,研究混凝土中初始缺陷的发展规律对现代建筑有着十分重要的意义。  一般情况下,混凝土结构都是带裂纹工作的,而且存在着多个裂纹,这些裂纹可以认为是混凝土结构的初始缺陷。本文以此为出发点,对多裂纹混凝土结构的裂纹发展规律、结构的极限承载力以及结构的荷载-挠度曲线进行了研究。  本文采用扩展有限元方法,其优势体现在网格划分上,即不需要对裂纹所在位置进行高密度划分,就能得到精确的结果,大大提高了计算效率。参照断裂力学的相关理论,将有效的断裂准则应用到模拟中,较准确的展现了结构破坏过程的四个阶段:弹性变形阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹的失稳扩展阶段和停止扩展阶段。  对多裂纹混凝土结构破坏过程的研究,论文采用含有多裂纹的混凝土三点弯曲梁模型,分为两个方面进行模拟:一是含中心裂纹的多裂纹模拟,另一是无中心裂纹的多裂纹模拟。  对含中心裂纹的情况,通过变化裂纹的数量、裂纹与水平边界的角度、裂纹的长度、裂纹距中心裂纹的水平距离这四个参数来研究对结构破坏的影响。计算结果显示:对双裂纹模型,裂纹的扩展以中心裂纹为主,裂纹的扩展路径和扩展形式均与只存在中心裂纹的单裂纹模型相似,边裂纹的变化对结构的极限承载力没有明显影响;对于三裂纹模型,边裂纹的扩展只在一定角度情况下表现活跃,但是扩展仍然是以中心裂纹为主,极限荷载值受边裂纹的影响较双裂纹明显;两种裂纹情况下,中心裂纹的长度是影响结构承载力的主要因素。文中还将计算结果和试验结果进行比较,结果显示本文所采用的数值模拟方法与试验结果吻合较好。  无中心裂纹的情况下,取裂纹的数量、裂纹与水平边界的夹角、裂纹的长度和裂纹距中点的水平距离四个变量。计算结果显示,只存在两条边裂纹的情况下,结构的极限承载力明显提高,裂纹长度和裂纹间距离对结构的承载力影响明显加强;同时得到,中间裂纹角度改变时,结构的极限承载力也发生了明显的变化,角度越是接近90°,这种效果越明显,承载力越低。  通过这两方面的模拟发现,中心裂纹存在是最危险的情况,中心裂纹存在时,裂纹的扩展以中心裂纹为主,结构的极限承载力明显降低,边裂纹的存在对整个结构的影响并不明显。在无中心裂纹的情况下,边裂纹变量对结构极限承载力的影响得以体现,由强到弱依次为:裂纹长度、裂纹距离、裂纹角度。因此,中心裂纹的存在是应首要避免的状态。  论文研究结果表明,运用扩展有限元研究混凝土多裂纹扩展过程是行之有效的,对混凝土扩展的研究具有较好的理论和实践意义。
其他文献
广泛应用于机械与设施中的工程金属材料,通常在制造与使用过程中,都会或多或少的存在着缺陷,如气孔与微裂纹等等。由于这些缺陷的客观存在,使材料的实际强度大大低于无损材料理论
人类空间活动愈加频繁,极大程度地推动着世界各国的航天事业,但与此同时造成一系列的空间问题,其中较为严峻的一个问题就是空间碎片问题。当前,地球周围分布着几个密度较大的
本文基于励磁涌流波形畸变严重,会出现尖顶波的特征,而故障电流基本保持基频正弦波特征的思想,提出了一种利用HHT的EMD分解来识别变压器励磁涌流的新方法,该方法利用EMD将数据分解成有限个IMF,定义并计算各个IMF在X轴上的投影面积—S_(Ci),S_(IMF)的比重系数—K_(Ci)及最大K_(Ci)—K_(max)。在比较励磁涌流和故障电流K_(max)不同特点的基础上,提出了一种变压器励磁涌
随着石油能源的日益减少和节能意识的逐步增强,提高抽油机工作效率和降低电能损耗是油田开采的发展趋势,抽油机与驱动电机的合理匹配是降低油田开采成本的有效措施之一。开关
随着智能电网概念的提出,变电站从数字变电站逐步向智能变电站方向转变,智能化、网络化、集成化是智能变电站区别于其他时期变电站的显著特点。智能变电站在智能电网中担任着
永磁无刷电机气隙磁场直接关系到定转子之间电磁能量的传递,其精确计算是分析电机运行性能的重要基础和保证。本文采用半解析法分析和计算表贴式永磁无刷电机的气隙磁场,分别建
数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象,以高速网络通信平台为基础,通过对数字化信息进行标准化,实现信息共享和互操作,并以网络数据为基础,实现继电保护、数据管理等功能、满足安全稳定建设经济等现代化变电站建设要求的变电站。数字化变电站技术是未来电力自动化发展的趋势。在不久的将来将会成为电力自动化的统一标准。但数字化变电站在实用化普及推广过程仍有很多工作需要我们来解决。本论文通过对IEC6185
交流调速技术是电机系统研究的重点和热点,而变频调速以其较好的调速性能、较高的效率等优点,成为一种理想的调速方案。矩阵变换器作为一种对传统交交变频器的补充和替代具有
本文研究功能梯度材料制成的薄壁板在超音速气动力作用下的气动弹性特性。基于Von-Karman几何大变形薄板理论,采用微分求积法对二维及三维功能梯度壁板的气动弹性问题进行研
学位