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基于应力应变疲劳准则的混凝土疲劳寿命分析

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1330-1335页

作者：张书马睿胡昱李庆斌清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

疲劳荷载作用下混凝土疲劳寿命评估对保障结构安全、实现稳定服役至关重要,应力与应变共同决定了材料疲劳破坏行为。该文根据应力应变疲劳准则约束关系,构造了描述混凝土疲劳状态的疲劳加载曲面函数。研究表明,混凝土疲劳加载曲面函数... 详细信息

疲劳荷载作用下混凝土疲劳寿命评估对保障结构安全、实现稳定服役至关重要,应力与应变共同决定了材料疲劳破坏行为。该文根据应力应变疲劳准则约束关系,构造了描述混凝土疲劳状态的疲劳加载曲面函数。研究表明,混凝土疲劳加载曲面函数随疲劳循环次数呈现出单调递增的规律,这为建立混凝土疲劳状态的等效函数提供了条件;混凝土疲劳加载曲面函数可采用线性等效形式,而系数可通过混凝土疲劳加载过程中的特征点来标定。该文提出了MRS(maximum R-square)算法以保证等效描述结果的有效性,用等效疲劳循环次数来量化混凝土的疲劳应力应变状态,并给出了相应的评估流程和指标。该研究为混凝土的疲劳寿命分析提供了有效手段。

关键词：疲劳应力疲劳应变等效求解状态评估疲劳循环次数

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孔隙水对湿态混凝土抗压强度的影响

工程力学 2006年第10期23卷 141-144,179页

作者：王海龙李庆斌清华大学水利系北京100084

湿态混凝土受压时会产生孔隙水压力,孔隙水压力的大小与混凝土的变形和裂纹的扩展速度相关。孔隙水压力的产生给混凝土的力学性能带来一些影响,但是目前这方面的理论研究甚微。尝试利用断裂力学的方法,来探讨湿态混凝土在承受单轴压缩... 详细信息

湿态混凝土受压时会产生孔隙水压力,孔隙水压力的大小与混凝土的变形和裂纹的扩展速度相关。孔隙水压力的产生给混凝土的力学性能带来一些影响,但是目前这方面的理论研究甚微。尝试利用断裂力学的方法,来探讨湿态混凝土在承受单轴压缩荷载时,孔隙水压力对混凝土开裂、扩展和抗压强度的影响。研究结果表明:混凝土中的孔隙水压力减小了阻碍混凝土开裂的摩阻力,相当于楔体的“楔入”作用,加速了混凝土的损伤和微裂纹的扩展,与干燥态的混凝土相比,湿态混凝土的开裂应力和抗压强度都有所降低。

关键词：混凝土结构孔隙水压力单轴压缩开裂强度

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大体积混凝土真实温度场演化规律试验

清华大学学报（自然科学版） 2015年第1期55卷 27-32页

作者：林鹏胡杭郑东李庆斌清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

旨在揭示大体积混凝土通水冷却温度场演化规律,为混凝土坝温控防裂优化设计提供依据,该文通过开展现场通水冷却试验,分析实时监测的混凝土真实温度和通水进出口温度变化数据,研究真实温度场分布特征、演化规律及其影响因素。研究结果显... 详细信息

旨在揭示大体积混凝土通水冷却温度场演化规律,为混凝土坝温控防裂优化设计提供依据,该文通过开展现场通水冷却试验,分析实时监测的混凝土真实温度和通水进出口温度变化数据,研究真实温度场分布特征、演化规律及其影响因素。研究结果显示:真实温度场由非均匀性分布向均匀性分布的演化过程,混凝土早期降温特性可以概括为热量积累、热量释放和热量转移这3个特征阶段。结合大坝温度开裂实例,从温度场演化分析了沿坝轴线开裂机制。研究结果对特高拱坝施工期混凝土温控防裂具有参考意义。

关键词：水利工程大体积混凝土温度场演化开裂控制

相场断裂模型分步算法在ABAQUS中的实现

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岩石力学与工程学报 2016年第5期35卷 1019-1030页

作者：刘国威李庆斌左正清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国电能成套设备有限公司北京100080

首次基于ABAQUS平台实现相场断裂模型的分步算法,利用UMAT/VUMAT子程序接口对非线性平衡方程进行隐式/显式求解,提出位移场和相场的分步求解算法。准静态加载下的I和II型裂缝扩展问题、冲击荷载作用下的I型动态裂缝分叉和II型动态裂缝... 详细信息

首次基于ABAQUS平台实现相场断裂模型的分步算法,利用UMAT/VUMAT子程序接口对非线性平衡方程进行隐式/显式求解,提出位移场和相场的分步求解算法。准静态加载下的I和II型裂缝扩展问题、冲击荷载作用下的I型动态裂缝分叉和II型动态裂缝扩展问题,计算所得结果与已有文献和试验成果基本一致,说明了方法的可靠性;同时,对岩石力学领域中的双平行翼型裂缝相交和动态裂缝三维曲面扩展等问题,也利用该方法进行模拟。计算实例表明,结构储存的较高弹性应变能是脆性材料动态裂缝分叉的主要原因,而相场断裂模型是一种能够计算包括裂缝起裂、相交、分叉和三维曲面扩展的有效断裂计算方法,借助通用有限元平台可以方便地实现其分步算法。

关键词：岩石力学 ABAQUS UMAT/VUMAT 相场模型分步算法裂缝分叉

建筑结构鲁棒H_∞控制与作动器优化配置一体化

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清华大学学报（自然科学版） 2006年第12期46卷 1965-1968页

作者：孙万泉李庆斌清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为解决建筑结构在地震或风荷载等作用下的振动控制问题,得出了状态反馈下的最优鲁棒H∞控制器。对于系统参数和输入特性都不确知的建筑结构,从鲁棒H∞控制理论出发,求解线性矩阵不等式。以鲁棒H∞范数的极小值γm in为准则,优化了作动... 详细信息

为解决建筑结构在地震或风荷载等作用下的振动控制问题,得出了状态反馈下的最优鲁棒H∞控制器。对于系统参数和输入特性都不确知的建筑结构,从鲁棒H∞控制理论出发,求解线性矩阵不等式。以鲁棒H∞范数的极小值γm in为准则,优化了作动器的数目和位置。该控制器的设计和作动器的优化配置同时考虑了两者的相互影响,对其进行了一体化设计。通过对一个多层剪切型建筑结构进行仿真计算,验证了该方法的有效性和其简单易行、鲁棒性强等特性。

关键词：建筑结构振动控制作动器鲁棒H∞控制优化配置线性矩阵不等式

乌东德大坝水工混凝土层间强度及层面处理改进措施

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清华大学学报（自然科学版） 2017年第8期57卷 845-850页

作者：许文彬胡昱李庆斌清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

水工混凝土在干燥多风环境下浇筑时,浇筑坯层层面将受到环境影响,层间劈拉强度也会随之减小。为了分析混凝土层间劈拉强度在环境影响下的性能变化及研究层面状态的判断方法,对不同水工混凝土材料在不同环境影响下的层间劈拉强度、下层... 详细信息

水工混凝土在干燥多风环境下浇筑时,浇筑坯层层面将受到环境影响,层间劈拉强度也会随之减小。为了分析混凝土层间劈拉强度在环境影响下的性能变化及研究层面状态的判断方法,对不同水工混凝土材料在不同环境影响下的层间劈拉强度、下层混凝土内含水量进行了相关试验研究。研究结果表明:在干燥多风的环境影响下层间劈拉强度衰减会加剧,层间劈拉强度与下层含水量存在对应的函数关系,含水量可作为预测层间强度的指标。针对下层混凝土表面更易出现缺水等极端情况,提出了层面重塑方法,该方法可明显提高层间强度。

关键词：水工混凝土层间强度层面重塑含水量

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混凝土动力强度提高的机理探讨

工程力学 2005年第S1期22卷 188-193页

作者：李庆斌郑丹清华大学水利水电工程系北京100084

土木工程中,混凝土结构都不可避免的会承受动力荷载,尤其是对高拱坝来说,地震荷载是非常重要的荷载。准确地认识混凝土材料的动态力学性能是进行准确的混凝土结构动力响应分析的基础。因此混凝土动力本构模型的研究是一个十分有意义的... 详细信息

土木工程中,混凝土结构都不可避免的会承受动力荷载,尤其是对高拱坝来说,地震荷载是非常重要的荷载。准确地认识混凝土材料的动态力学性能是进行准确的混凝土结构动力响应分析的基础。因此混凝土动力本构模型的研究是一个十分有意义的课题。而现有混凝土动力模型大多是宏观、唯像的模型,很难反映混凝土材料的细观特征。采用细观力学方法得到了混凝土的动力强度,与文献中的试验结果对比吻合得较好。

关键词：混凝土率效应动力强度细观力学

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高拱坝施工期横缝增开现象及其相关成因研究

水力发电学报 2013年第5期32卷 218-225页

作者：胡昱左正李庆斌罗丹旎清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

高拱坝施工期横缝开合度变化较复杂,实际工程中出现了一种特殊的横缝增开现象,具有非常明显的同时性和普遍性,并可能对坝体已灌浆部位造成不利影响。本文通过对工程实例的分析与总结,提出了缝面蓄能的概念,指出缝面蓄能过多、通水检查... 详细信息

高拱坝施工期横缝开合度变化较复杂,实际工程中出现了一种特殊的横缝增开现象,具有非常明显的同时性和普遍性,并可能对坝体已灌浆部位造成不利影响。本文通过对工程实例的分析与总结,提出了缝面蓄能的概念,指出缝面蓄能过多、通水检查等外因诱导是横缝增开现象的主要成因。本文利用双层有厚度横缝单元对实际工程进行了仿真模拟与数值试验,计算结果说明考虑横缝单元的生死能够有效模拟该现象,数值试验也指出保证横缝在理想时段的及时拉开可以预防横缝增开现象的发生。

关键词：水工结构横缝增开测缝计高拱坝

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钢纤维高强混凝土断裂韧度及影响因素

硅酸盐学报 2012年第5期40卷 638-645,650页

作者：张廷毅李庆斌汪自力郑光和黄河水利科学研究院郑州450003 清华大学水利水电工程系北京100084

通过钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了相对切口深度(a0/h)、粗骨料最大粒径(dmax)、水灰比(W/C)和钢纤维体积率(ρf)等因素对钢纤维高强混凝土断裂韧度(KfIC)和断裂韧度增益比(KfIC/KIC)的影响。结果表明:ρf一定时,KfIC随a0/... 详细信息

通过钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了相对切口深度(a0/h)、粗骨料最大粒径(dmax)、水灰比(W/C)和钢纤维体积率(ρf)等因素对钢纤维高强混凝土断裂韧度(KfIC)和断裂韧度增益比(KfIC/KIC)的影响。结果表明:ρf一定时,KfIC随a0/h的增加逐渐减小,随dmax的增加呈增大趋势,随W/C的减小逐渐增加;a0/h一定时,KfIC随ρf的增加逐渐增大;钢纤维能够显著提高高强混凝土断裂韧度,KfIC/KIC大于1;影响因素不同,KfIC/KIC变化趋势不同。在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土断裂韧度计算模式。

关键词：钢纤维相对切口深度粗骨料水灰比高强混凝土断裂韧度