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材料导报 2019年第20期33卷 3413-3418页

作者：崔涛何浩祥闫维明钱增志周大兴北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 中铁建设集团有限公司北京100040

为研究混杂纤维水泥基复合材料(HFRCC)的单轴受压损伤本构模型及损伤演化规律,采用统计方法和能量法对掺有PVA-PP混杂纤维和PP-钢纤维的HFRCC材料损伤本构模型进行了推导。通过引入损伤变量修正系数优化了统计损伤模型,采用能量法分别基... 详细信息

为研究混杂纤维水泥基复合材料(HFRCC)的单轴受压损伤本构模型及损伤演化规律,采用统计方法和能量法对掺有PVA-PP混杂纤维和PP-钢纤维的HFRCC材料损伤本构模型进行了推导。通过引入损伤变量修正系数优化了统计损伤模型,采用能量法分别基于SIR模型和混凝土结构设计规范推导了HFRCC材料损伤本构模型及各参数的计算公式并讨论了其物理意义,同时设计了单轴受压试验验证了模型的准确性。结果表明:采用统计方法得到的本构曲线在应变较大时与试验结果偏差较大,引入损伤修正系数后计算结果更准确;基于SIR模型的能量法的计算简便,结果精确度高且在应变较大时仍能反映试件的残余应力。本研究采用的两种方法均能较好地反映该种材料受压损伤的发展规律,可在工程中推广应用。

关键词：混杂纤维水泥基复合材料损伤本构模型损伤修正系数分布参数纤维掺量

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基于三维格里菲斯强度准则的岩石损伤本构研究

基于三维格里菲斯强度准则的岩石损伤本构研究

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作者：陈友才安徽理工大学

学位级别：硕士

在岩土工程中,大多数的岩石材料都处于复杂多变的应力状态下,表现出显著的非线性力学特性。为了保证岩土工程的稳定性和安全性,研究不同应力条件下的岩石变形过程和破坏机制,建立成熟的、适用的岩石损伤本构模型和损伤演化模型是十分重... 详细信息

在岩土工程中,大多数的岩石材料都处于复杂多变的应力状态下,表现出显著的非线性力学特性。为了保证岩土工程的稳定性和安全性,研究不同应力条件下的岩石变形过程和破坏机制,建立成熟的、适用的岩石损伤本构模型和损伤演化模型是十分重要的。鉴于此,本文将细观损伤力学、统计概率学以及连续介质损伤力学理论相互联系起来,采用三维格里菲斯强度准则作为度量岩石微元强度的新标准,假定岩石微元强度分布服从两参数的Weibull概率函数,引入损伤修正系数α,建立了适用于单轴、三轴以及其它各种复杂应力场中的岩石损伤演化模型和统计损伤本构模型,并采用回归法和峰值点法来确定分布参数的取值。在此基础上,通过单轴压缩、单轴循环加-卸载以及常规三轴压缩试验的实测数据,分析了岩石在不同应力条件下的变形规律与强度特征,讨论了岩石损伤变量D与应变和应力之间的联系,验证了理论统计损伤模型在试验曲线各个阶段的有效性和正确性。此外,还针对岩石单轴循环加-卸载和三轴压缩的两种工况,就分布参数和损伤修正系数对本构模型曲线形态的影响,进行了敏感性分析和研究,阐明了分布参数的数学及物理意义。最后,基于分布参数与峰值应变和围压之间的规律,对分布参数进行合理的修正。研究结果表明:(1)岩石材料的损伤是逐步积累且不可恢复的,其宏观破坏是由损伤积累所导致的。(2)在岩石单轴压缩条件下,统计损伤本构模型与试验数据整体上吻合良好,并且在单轴循环加-卸载下做进一步研究,其结果表明每一等级的加载和卸载理论曲线与试验数据的相关系数R都在0.98913以上,证明了本构模型的合理性与可靠性。(3)在不同围压的三轴压缩条件下,通过统计损伤本构模型理论曲线与试验曲线对比,发现两者的相关性系数R均在0.9375以上,说明了该本构模型适用于三向应力作用下的工程现状。(4)通过对岩石单轴循环加-卸载和三轴压缩条件下本构模型参数的研究发现,分布参数反映了岩石的变形特性,其数值的大小对理论曲线的形态该改变有直接影响。(5)损伤修正系数α引入,使推导的岩石统计损伤本构模型更符合真实的岩石破坏规律。较好地反映岩石材料的各向异性和不均匀性,以及岩石破坏后的残余强度。(6)论文通过将损伤力学与断裂强度理论结合,建立的三维格里菲斯准则的岩石统计损伤本构模型具有参数形式简单、物理意义明确、与工程实际情况更相符等优点,为岩石材料的损伤演化与损伤本构模型的研究提供一种新的角度。图[41]表[4]参[85]

关键词：岩石损伤本构模型格里菲斯强度准则 Weibull分布损伤修正系数残余强度

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考虑不同损伤程度下环口板加固T型圆管节点承载能力的研究

考虑不同损伤程度下环口板加固T型圆管节点承载能力的研究

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作者：王忠颖山东科技大学

学位级别：硕士

在地震或者较大活荷载作用下,管节点可能已经产生较大的塑性变形和一定程度的损伤,最后可能导致结构的整体破坏。因此,对损伤的在役管结构进行节点加固就尤为必要。在众多加固方法中,环口板加固法成本较低且使用方便,本文选取使用环口... 详细信息

在地震或者较大活荷载作用下,管节点可能已经产生较大的塑性变形和一定程度的损伤,最后可能导致结构的整体破坏。因此,对损伤的在役管结构进行节点加固就尤为必要。在众多加固方法中,环口板加固法成本较低且使用方便,本文选取使用环口板加固管节点的方法进行研究。本文挑选试验构件进行有限元模拟,从而验证有限元模拟得到的数据可以用来研究不同损伤程度对环口板加固管节点承载能力的影响。在Abaqus中,模型全部采用实体单元进行建立,管节点的损伤准则采取B-W损伤准则,按照损伤准则添加了损伤参数。有限元分析得到的峰值荷载结果与试验结果相差约3%。认为在Abaqus中所采用的损伤模型、破坏准则、本构模型适用于不同损伤程度下环口板加固T型管节点承载能力的研究。根据有限元模拟结果与试验结果的对比,确定了有限元模拟得到的结果是可靠的。对52个模型进行了有限元模拟,进一步研究了预损程度、环口板尺寸、主管管径、主管壁厚对环口板加固受荷状态下T型管节点承载能力的影响。得出结论:环口板尺寸在85mm到130mm、预损程度为53%Δm到200%Δm范围内,环口板尺寸越大,使用环口板加固预损试件的极限承载力提高约22%-57%;主管管径在120mm到194mm、预损程度为53%Δm到200%Δm范围内,主管管径越小,使用环口板加固预损试件的极限承载力提高约12%-120%;主管管壁厚度在4mm到10mm、预损程度为53%Δm到200%Δm范围内,主管壁厚越大,使用环口板加固预损试件的极限承载力提高约19%—78%;在相同条件下,试件预损程度为53%Δm到200%Δm范围内时,预损程度越大,使用环口板加固试件提高的承载力越小;并且在预损后再进行加固的试件,极限承载力比直接加固试件的极限承载力小7%—40%。为研究管节点的塑性发展状况,分别在模型9个位置处取9个测点,分析在不同荷载作用下试件等效塑性应变的变化。观察得到,在塑性铰区域内的测点数值变化较大,距离塑性铰区域越远的位置等效塑性应变数值变化越小。对比不同预损程度下模型的等效塑性应变的情况,得出结论:在受损后使用环口板加固模型仍然表现出很好的加固效果;在试件损伤程度为53%Δm时候使用环口板加固试件,试件极限承载力可以提高约57%。最后,在53%Δm到200%Δm范围内,在环口板加固T型圆钢管节点在轴向压力作用下的受压承载力公式的基础上,提出损伤修正系数ζ。从而指导预测在损伤范围内T型管节点在不同损伤程度下极限承载力的大小。

关键词：管节点损伤程度环口板极限承载力等效塑性应变损伤修正系数

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