文档介绍：大连理工大学硕士学位论文
摘要
作为一种多相复合材料,凝土受其各组成部分的物理特性、结合面的特性和应力状
态等多方面因素的影响,破坏机理非常复杂,使得其断裂机理的研究具有很大的困难。但
是混凝土在工程建筑上的广泛使用,又需要研究人员不得不加深对混凝土的研究,而随着
国民经济的发展需要,又迫切要求人们对混凝土的断裂机理有比较深入的了解。因此,混
凝土断裂理论的研究具有重要的现实意义与工程价值。作者在本文的工作就是利用物理试
验来研究试件尺寸和缝高比对混凝土断裂能。和双断裂参数即起裂断裂韧度
、失稳断裂韧度的影响规律及其尺寸效应。
通过阅读大量参考文献,并借鉴其他研究人员已有的一些成果和经验,作者在本篇论
文中分别采用不同尺寸和不同缝高比的三点弯曲梁试件进行了多组断裂试验,利用高精度
板对试验过程进行了密集采样,并对试验数据进行了认真分析和处理。
由于电压波动、电磁干扰等诸多因素,试验过程中存在大量的噪音。而噪音的干扰给
试验数据的分析带来了不便,极大地影响了计算结果的准确度。结合试验数据的具体情
况,作者在论文中尝试着采用方法、频域低通、小波低通滤波三种方法
对试验数据中的噪音进行处理。因为小波降噪处理后的数据效果最优,作者在论文中主要
采用小波方法来去除数据中的噪音,使得试验数据的信噪比大大提高。
经过多组试验数据的处理和分析,作者得到如下的一些结论,其中一些与以往的结论
有所不同
采用不同尺寸的标准三点弯曲梁试件,研究试件的尺寸对混凝土断裂能。的影
响,结果表明,混凝土断裂能是一个与试件高度无关的常数,不随试件尺寸的变化而
变化,不具有尺寸效应。
对于由不同缝高比的三点弯曲梁试件所量测的荷载一加载点位移曲线计算所
得断裂能几乎是一个常数,不受缝高比的影响。
采用不同尺寸的三点弯曲梁试件,研究试件尺寸对混凝土双断裂参数的影响,
结果表明,随着试件尺寸的增大,起裂断裂韧度‘和失稳断裂韧度均有所增加,
具有尺寸效应裂缝亚临界扩展量和临界裂缝尖端张开位移。随试件尺寸的增加
而增加。
对于不同缝高比的三点弯曲梁试件,其起裂断裂韧度从和失稳断裂韧度产几
乎是一个常数,基本不随缝高比的变化而变化裂缝亚临界扩展量和临界裂缝尖端张
开位移随初始缝高比的增加而减小。
混凝土断裂能和双断裂参数的试验研究
对于三点弯曲梁试件,运用不同的应力方程表达式计算出的起裂断裂韧度留的
值是不同的,有一定的差异。
关键词混凝土断裂断裂能双断裂参数裂缝亚临界扩展量临界裂缝尖端
张开位移
大连理工大学硕士学位论文
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混凝土断裂能和双断裂参数的试验研究
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大连理工大学硕士学位论文
概论
断裂力学的产生与发展过程
断裂力学的产生
在断裂力学诞生之前,各种构件都是按照传统的强度理论进行设计的。传统的强度理
论把材料看作是均匀、连续的理想固体,而完全忽略了材料内部不可避免地存在着诸如夹
渣、气孔、裂纹等初始缺陷的存在,其基本思想是只要工作应力不超过材料的容许应力,
就认为结构是安全的,反之就不安全。但是,传统的强度理论并不总能确保构件安全使
用,特别是随着新材料、新工艺、新产品的不断出现,在低于设计应力条件下的脆断事故
已屡见不鲜,并造成了严重损失,甚至是灾难性事故。例如,美国在第二次世界大战期间
制造的约计艘自由轮货船,在使用过程中发生多次脆性断裂事故,其中艘
完全报废有的甚至突然断为两截苏联时的大型石油储罐底部和下部壳连接处,
在气温降到一℃时,形成大量裂纹,造成储罐的破坏五十年代初,美国北极星导弹固
体燃料发动机壳体用的高强度合金制造,却在远低于该值的工作应力作用
下发生爆炸事故。大量的这类事故引发了人们的重视和思考,经过周密的分析和研
究,州门发现正是因为任何材料或受力构件不可避免地存在各种缺陷或裂纹,才导致材料
内部局部应力重新分布,尽管整个截面上的平均应力低于材料强度,但局部应力却可能远
远超过材料强度。低应力脆断事故充分暴露了传统强度理论的局限性,随着高强度、超高
强度材料的使用,设计应力的不断提高,以及构件、设备的日趋大型化,传统强度理论的
局限性也就更加突出
为了弥补常规强度理论的不足,应用弹、塑性理论和新的试验技术,研究裂纹尖端附
近的应力、应变场和裂纹的扩展规律,就产生了新的力学分支一断裂力学。
断裂力学的发展
断裂力学作为一门新兴学科,在短短的几十年