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基于ESPI和DIC技术的混凝土断裂特性研究及对比分析

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应用力学学报 2018年第5期35卷 1131-1138页

作者：黄兴震陈红鸟刘轶肖建春王青原贵州大学空间结构研究中心贵阳550003 贵州大学土木工程学院贵阳550025

采用电子散斑干涉(ESPI)技术和数字图像相关(DIC)技术对带预制裂缝的三点弯曲混凝土梁进行了测量,研究了普通混凝土(混凝土强度f_(cu)=33.2MPa)和高强混凝土(f_(cu)=65.1MPa)的断裂特性。结果表明:各组试件的P-δ曲线离散性较大,但P-CMO... 详细信息

采用电子散斑干涉(ESPI)技术和数字图像相关(DIC)技术对带预制裂缝的三点弯曲混凝土梁进行了测量,研究了普通混凝土(混凝土强度f_(cu)=33.2MPa)和高强混凝土(f_(cu)=65.1MPa)的断裂特性。结果表明:各组试件的P-δ曲线离散性较大,但P-CMOD曲线吻合度较高,在峰值荷载处,临界裂缝尖端张开位移(CTOD_c)分别为21mm和29mm;从试验裂缝张开位移(COD)曲线确定裂缝扩展长度,两种混凝土的裂缝扩展长度与韧带高度之比分别为1∶4和1∶3。分析了两组试件的荷载-裂缝扩展长度关系规律。与夹式位移计测量结果对比发现,ESPI和DIC均可替代传统测量仪器得到比较准确的测量结果,当试件变形较大(CMOD>0.25mm)时,ESPI的测量误差较大,而DIC误差一直保持在0.03mm以内。分析了两种技术测量误差产生的原因,对降低实验误差提出了一些建议。

关键词：电子散斑干涉数字图像相关混凝土裂缝扩展长度裂缝张开位移

三点弯曲下混凝土梁挠度与裂缝口张开位移关系

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应用力学学报 2017年第5期34卷 937-943页

作者：王青原陈红鸟张华刚刘春赵艳兵黄兴震贵州大学空间结构研究中心贵阳550003

为研究三点弯曲混凝土梁挠度δ与裂缝口张开位移CMOD的关系,对五组尺寸相同、强度不同的预制切口梁进行三点弯曲试验,获得加载全过程的P-δ曲线和P-CMOD曲线。由于试验中的P-δ曲线和P-CMOD曲线同步测得,取相同P值下对应的δ值与CMOD值... 详细信息

为研究三点弯曲混凝土梁挠度δ与裂缝口张开位移CMOD的关系,对五组尺寸相同、强度不同的预制切口梁进行三点弯曲试验,获得加载全过程的P-δ曲线和P-CMOD曲线。由于试验中的P-δ曲线和P-CMOD曲线同步测得,取相同P值下对应的δ值与CMOD值,即可得到一一对应的δ值与CMOD关系。分析表明:δ-CMOD关系可分为非线性和线性两部分,采用数值分析确定两部分的拟合参数;针对混凝土强度的影响,提出各参数关于强度的经验公式。最后,通过对不同批次、相同成分的混凝土断裂能对比分析,证实了本文拟合关系的可靠性。采用本文公式由CMOD计算的断裂能G_F^(P-δ(CMOD))的标准偏差为5.93N/m,远小于由挠度实测值计算的断裂能G_F^(P-δ)的标准偏差21.05N/m,且G_F^(P-δ(CMOD))的平均值更接近已知的混凝土的断裂能。

关键词：混凝土三点弯曲挠度 CMOD 断裂能

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基于扩展有限元法的混凝土断裂参数研究

应用力学学报 2019年第6期36卷 1307-1313,I0004页

作者：唐宇翔陈红鸟王青原黄兴震贵州大学空间结构研究中心

基于扩展有限元法(XFEM),对混凝土三点弯曲梁的开裂过程进行数值模拟,获得加载全过程的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线以及裂缝扩展过程;对比数值模拟和试验获得的P-CMOD曲线发现,二者比较吻合,验证了数值模型的可靠性;通过XFEM和电... 详细信息

基于扩展有限元法(XFEM),对混凝土三点弯曲梁的开裂过程进行数值模拟,获得加载全过程的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线以及裂缝扩展过程;对比数值模拟和试验获得的P-CMOD曲线发现,二者比较吻合,验证了数值模型的可靠性;通过XFEM和电子散斑干涉技术获得整个加载过程的断裂过程区(FPZ)长度,二者吻合程度较高,表明XFEM可用于预测FPZ长度;基于XFEM分析了初始缝高比对混凝土断裂参数的影响。结果表明:FPZ长度随着裂缝的扩展而增加,当FPZ完全发展后,其长度逐渐减小;峰值荷载时和发展完全时的FPZ长度均随初始缝高比的增大而减小;随着初始缝高比的增大,起裂韧度KIicn i基本不变,失稳韧度KIucn和临界裂缝尖端张开位移(CTODc)呈减小趋势。

关键词：扩展有限元混凝土断裂过程区断裂韧度裂缝张开位移

基于电子散斑干涉技术的混凝土裂纹扩展特性研究

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水力发电学报 2018年第4期37卷 26-35页

作者：王青原陈红鸟袁波黄兴震赵艳兵贵州大学空间结构研究中心贵阳550003

由于存在断裂过程区,混凝土材料的断裂行为表现出一定的非线性,材料的断裂性能对水工结构的承载力和耐久性评估至关重要。为了研究混凝土的非线性断裂行为,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术获得梁表... 详细信息

由于存在断裂过程区,混凝土材料的断裂行为表现出一定的非线性,材料的断裂性能对水工结构的承载力和耐久性评估至关重要。为了研究混凝土的非线性断裂行为,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术获得梁表面的位移场。通过分析梁试件在15个加载步下的裂纹扩展状态,即COD(裂纹张开位移)与a(裂缝长度)的关系,分析混凝土裂纹扩展规律。鉴于线弹性断裂力学(LEFM)公式不适用于裂纹尖端附近的位移计算,在ESPI测量结果的基础上,通过对COD-a曲线进行分段分析,建立了适用于裂缝全长度的COD-a的函数关系式。

关键词：断裂过程区裂纹张开位移裂纹扩展深度三点弯曲电子散斑干涉技术

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混凝土断裂力学试验研究测量方法的对比分析

科学技术创新 2017年第26期 92-93页

作者：黄兴震贵州大学空间结构研究中心贵州贵阳550000

本文叙述了混凝土断裂力学试验研究的常用方法,分别从测量精度、试验成本以及数据测量的适用范围等角度论述了各种方法的优缺点,希望为有关试验研究中测量方法的选取提供参考。

关键词：混凝土断裂力学超声波法散斑干涉法数字图像相关法

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基于骨料断裂率的混凝土断裂力学性能研究

广西大学学报（自然科学版） 2018年第1期43卷 141-148页

作者：黄兴震陈红鸟王青原陈靖贵州大学空间结构研究中心贵州贵阳550000

为了从细观层次上研究混凝土的断裂力学性能,采用图像分析法计算了三点弯曲试验中试件断裂面上的骨料面积,得到骨料断裂率AF/A,定性分析了混凝土抗拉强度、抗压强度与骨料断裂率的关系。分析结果表明:骨料断裂率随混凝土强度提高而增大... 详细信息

为了从细观层次上研究混凝土的断裂力学性能,采用图像分析法计算了三点弯曲试验中试件断裂面上的骨料面积,得到骨料断裂率AF/A,定性分析了混凝土抗拉强度、抗压强度与骨料断裂率的关系。分析结果表明:骨料断裂率随混凝土强度提高而增大且逐渐趋近于50%。对比各断裂参数随混凝土骨料断裂率的变化规律发现,CMODc、CTODc和wc随骨料断裂率的变化较小,断裂能随骨料断裂率的提高先增大后减小,在AF/A为42.9%处取得最大值。

关键词：混凝土骨料断裂率图像分析法强度断裂参数

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往复荷载作用下混凝土梁的断裂性能

广西大学学报（自然科学版） 2019年第6期44卷 1505-1512页

作者：王德强陈红鸟黄兴震余啟春唐宇翔贵州大学空间结构研究中心

为研究混凝土梁在往复荷载作用下的断裂性能,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术对梁表面进行全场测量。通过ESPI测量结果,得到裂缝尖端张开位移。分析结果表明:荷载—裂缝尖端张开位移曲线在混凝土试... 详细信息

为研究混凝土梁在往复荷载作用下的断裂性能,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术对梁表面进行全场测量。通过ESPI测量结果,得到裂缝尖端张开位移。分析结果表明:荷载—裂缝尖端张开位移曲线在混凝土试件梁裂缝起裂阶段,梁名义刚度不变;裂缝稳定扩展阶段,梁名义刚度逐渐降低到0,承载力达到最大;裂缝失稳扩展阶段,梁名义刚度降低为负值,此时裂缝发展迅速。ESPI位移图能够直观反映混凝土的裂纹扩展过程,在加载初期,干涉条纹极少,可认为材料处于弹性变形阶段;加载中期,干涉条纹逐渐增多,卸载后只有少部分形变能够恢复,可认为进入弹塑性变形阶段;加载后期,干涉条纹增加迅速,试件变形较大。裂缝张开位移曲线荷载值相等时,加卸载路径曲线的斜率(裂缝长度/裂缝张开位移)接近,但裂缝长度会随着加卸载历史有所改变。

关键词：电子散斑干涉往复荷载名义刚度三点弯曲

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土木学科下的新型混凝土材料特性探讨

科学技术创新 2017年第23期 189-190页

作者：王青原黄兴震汪增超贵州大学空间结构研究中心贵州贵阳550003 贵州大学土木工程学院贵州贵阳550003

混凝土材料是由水泥基材料将粗细骨料胶结成整体的复合材料的统称,其力学性能也可视为一种人工岩土石材,由于其原物料来源广,物美价廉等特性使其在工程中广泛的应用。随着现在建筑结构的形式的不断发展和为适用现代社会建筑的使用功能性... 详细信息

混凝土材料是由水泥基材料将粗细骨料胶结成整体的复合材料的统称,其力学性能也可视为一种人工岩土石材,由于其原物料来源广,物美价廉等特性使其在工程中广泛的应用。随着现在建筑结构的形式的不断发展和为适用现代社会建筑的使用功能性,出现了大量的大跨度超高层的建筑设计此时需要推动建筑材料的发展来满足结构设计的进步并推动结构设计的新发展。

关键词：混凝土新型材料结构设计

基于Image-pro Plus软件混凝土断裂面骨料和浆体面积的计算方法及应用

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贵州大学学报（自然科学版） 2016年第6期33卷 63-66页

作者：黄兴震陈红鸟王青原毕永辉贵州大学空间结构研究中心贵州贵阳550003

通过混凝土断面形态推导混凝土断裂机理是研究混凝土断裂力学性能常用的方法之一。本文介绍一种基于专业图像分析软件Image-pro Plus确定混凝土断裂面上骨料和浆体面积的计算方法,详细说明了该方法的操作步骤,通过实例,对混凝土梁断裂... 详细信息

通过混凝土断面形态推导混凝土断裂机理是研究混凝土断裂力学性能常用的方法之一。本文介绍一种基于专业图像分析软件Image-pro Plus确定混凝土断裂面上骨料和浆体面积的计算方法,详细说明了该方法的操作步骤,通过实例,对混凝土梁断裂面进行分析。结果表明,该方法相对其它方法简单易学,操作简便,可为定量分析混凝土断裂机理提供参考。

关键词：混凝土断裂骨料和浆体面积 Image-pro Plus