基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wori123ri123
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
混凝土材料由于微裂纹的存在和材料本身的非均匀性,使得其断裂失效非常复杂。损伤力学通过引入一个场变量,能够对混凝土中存在的微缺陷或微裂纹及其形成与发展直至混凝土的断裂失效进行统一描述,其对裂纹的连续性描述特别适宜于数值模拟。然而,由于损伤的局部性和损伤场光滑性相矛盾,基于标准损伤模型的有限元解严重依赖于空间离散,随着网格越来越密,损伤局部化区域体积趋于零。非局部损伤模型和梯度损伤模型通过在本构关系中引入空间相互作用,较为有效地消除了在损伤的数值分析中病态的网格依赖性。本文首先对国内外混凝土的断裂和损伤的研究进行了综述,并对在混凝土的断裂和损伤的有限元数值分析中的病态网格依赖性的解决途径进行了总结。本文的重点之一是对非局部模型进行了研究。基于混凝土的微结构的不均匀性,在传统的非局部模型中引入光滑的权函数代替隐含的均匀分布的权,构造了一种新的非局部损伤模型。并分别用B-Spline函数和Gauss函数作为权函数求解非局部模型中的非局部等效应变,用带有I型中心穿透裂纹的受拉伸板作为计算模型进行了数值计算。在此基础上,运用非局部损伤模型对混凝土的应变软化和损伤的局部化进行了有限元数值模拟,并与局部损伤模型的数值计算结果进行了比较。证实了带有光滑权函数的非局部损伤模型能较为有效地消除有限元数值分析中的病态网格的依赖性,且能模拟混凝土的应变软化和损伤的局部化现象。本文的另一个重点是研究了梯度损伤模型。首先分析了非局部损伤模型在有限元实现过程中的缺陷,对非局部等效应变进行泰勒展开,得到显式梯度损伤模型与隐式梯度损伤模型。并通过推导隐式梯度模型的控制方程,证明了隐式梯度模型的控制方程在整个损伤过程中将保持类型不变。讨论了隐式梯度模型与非局部模型的关系。其次分析了隐式梯度模型的边界条件,在此基础上,分析了受均布载荷作用下平面应力裂纹混凝土板裂尖的应变场,提出了在隐式梯度模型中采用数值外插法求解裂尖的非局部等效应变,以解决复杂内边界的损伤场光滑问题。在空间复杂应力状态下,引入空间有效损伤矩阵,构造一种基于隐式梯度公式的各向异性的非局部损伤模型。最后讨论了隐式梯度模型的有限元实现,提出了在有限元实现过程中插值形函数的选取原则,并分别对一个均匀受拉的I型中心穿透裂纹的板的损伤和三点弯曲梁的损伤进行了数值模拟。最后,本文对隐式梯度模型在高周疲劳损伤中的应用进行了研究,提出了一种新的计算疲劳寿命问题的计算方法——基于非局部增强梯度损伤模型的疲劳损伤算法。并以一单侧带缺口的拉杆为例,将数值计算结果和Paris公式计算结果进行了比较。
其他文献
长期以来,作文教学一直颠簸在“伪圣化”的道路上,一直圈定在“模式化”的套子里,用“高尚的思想”构思立意,用“统一的公共思维”谋篇布局,不重视思维训练和语言训练,箝制了
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
建筑业的快速发展拉动了国民经济的持续增长,同时也为勘察设计企业提供了广阔的发展空间,但同时也面临着市场及管理等多方面的挑战。为了推动企业发展,既要加强对企业的效率
多重抗侧力结构体系很好得利用了框架的抗剪性能和剪力墙、支撑、筒体的抗弯性能,两者通过各楼层楼板的横隔板的作用使他们变形一致,达到协同工作的状态,发生对框架有利的相
为了揭示土壤容重对浑水肥液入渗水氮运移特性的影响,通过室内土柱试验,研究不同土壤容重(1.30,1.35,1.40,1.45 g/cm3)累积入渗量、湿润锋运移距离、土壤含水率分布规律以及
旋切板胶合木(Laminated Veneer Lumber, LVL)是一种常见的工程木产品(Engineered Wood Product),因其良好的力学性能而广泛应用于建筑结构。蠕变是木材的显著特点之一,因木
【摘 要】微课是近年来兴起的较为重要的教学组织形式,在各学科教学中作为辅助形式而存在,发挥出了积极作用。在当前初中语文课堂教学中,微课的运用,激发了学生的学习兴趣,实现了课堂的分层,并且为课堂教学注入了新的活力。在教学过程中,教师可以将微课进行全面的开发利用,将其运用于课前预习、课后复习以及课中的重点强调等,能够对教学工作产生积极影响,需要在实践中不断探索。  【关键词】微课;初中语文;课堂教学 
氟硅材料标准研究具有较大的理论与现实意义。近年来,国内外对此作了很多的研究。在分析这些研究的基础上,提出了急需建立具有系统性、协调性、适用性和前瞻性的氟硅材料标准
通过两台1:6大型室内模型试验,分别对单体框架-核心筒结构和带1跨2层裙房的大底盘高层框架-核心筒结构在正常工作状态下的基础沉降变形、地基反力分布和底层柱、筏板的内力及
随着国民经济的快速发展,钢筋混凝土广泛应用于大型、大跨结构,梁柱截面发生变化的框架异型节点广泛出现。该类非规则节点的特点在于节点核心处两侧梁截面和上下柱截面尺寸变