混凝土开裂的kriging无网格模拟

《混凝土开裂的kriging无网格模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第l章引言继提出了一些反映混凝土材料特性的断裂模型，如虚拟裂缝模型(FictitiousCrackModel)、钝带裂缝模型(BluntCrackModel)、有效裂缝模型(EffectiveCrackModel)等。针对这些常用的混凝土断裂模型的有限元处理方法主要有三种：分离裂缝模型、弥散裂缝模型、特殊单元模型。分离裂缝模型将裂缝处理为单元边界，在裂缝扩展过程中调整结点位置或者增加结点，并重新划分单元网格，可以自然的描述裂缝形状及其连续性，但是该方法需要复杂的网格重划分技术，对于有多条裂缝的混凝土结

2、构很难自动计算；弥散裂缝模型也称为分布型模型，他将混凝土处理为各向异性材料，将混凝土裂缝“弥散’’到整个单元中，利用混凝土的材料本构模型来模拟裂缝的影响，在模拟裂缝开裂的过程中，无须重划分网格，易于有限元实现，已集成到了大多数的通用商业有限元软件中，但是该模型具有明显的网格依赖性，且不能较好的模拟混凝土的尺寸效应；内嵌裂缝的特殊单元模型如奇异等参元、改变形函数的内嵌裂缝的非连续等，不必随着裂缝的发展而重分网格，也比弥散裂缝模型更接近真实裂缝，但是该模型的实现十分复杂，故目前的实际工程应用还很少。为了能

3、够分析研究宏观裂缝出现以前的材料中的微缺陷的形成及发展，人们在连续介质力学和热力学基础上发展了研究材料宏观力学性能的损伤力学方法，以弥补断裂力学方法的不足。用损伤力学方法来分析混凝土力学性能的研究也得到了各国学者的重视，并取得了不少进展，在宏观混凝土损伤力学研究方面发展了Loland模型，Mazars模型、正交各向异性模型等；细观损伤力学模型的主要成果有格构模型(LatticeModel)、Cundall发展的用于模拟颗粒固体的粒子模型、邢纪波等基于离散元提出的梁—颗粒模型、唐春安和朱万成提出的基于有

4、限元方法并在断裂模型中引入Weibull分布提出的细观模型方法及其开发的MFPA软件。这些细观模型以骨料及周围砂浆作为单元量级，对于混凝土材料试件及其力学行为的模拟取得了与实验较为一致的结果，其有效性也得到了广泛的认可，但是他们对于混凝土结构层次上的分析求解在计算机内存、计算效率等方面还存在着很大的限制和技术困难，故目前多用于混凝土时间及其本构关系研究，而很少见于实际工程应用。虽然国内外学者在混凝土材料的断裂与损伤方面进行了较为深入的研究，也取得了一系列有价值的成就，但是由于在岩土工程数值分析领域占主

5、导地位的有限元方法存在网格依赖、网格重分等方面的困难，这些有价值的成果很难反应到工程中普遍关心的混凝土结构在有缺陷情况下宏观力学行为的分析计算2第l章引言中去，为实际混凝土结构的承载力评估及设计服务。1．2研究现状1．2．1混凝土破坏研究现状混凝土作为一种建筑材料．已有100多年的历史，被广泛应用于国民经济建设的各个领域。随后则科学技术水平的提高和生产力的发展，混凝土的应用模式、应用环境已由单纯的房屋建筑等简单结构逐渐扩大到像海洋石油钻井平台、赢拱坝、以及核电站预应力混凝土保护层等复杂应用环境下的复杂

6、结构(郭少华，1993)。各种混凝土结构在建设过程和适用过程中总会出现不同程度、不同形式的裂缝，近代科学关于混凝土强度的细观研究以及大量的工程实践表观，结构物的裂缝是不可避免的，而结构的破坏和倒塌都是从裂缝开始的(王铁梦，2002)。因此，这些裂缝在什么条件下扩展，以及严重裂缝是否会继续扩展．已成为工程中亟待解决的问题(于骁中，1988)。混凝土结构破坏事故的共同特点是：严重的裂缝是由轻微裂缝突然或逐渐发展而成的．其破坏过程实际上就是微裂纹的萌生、扩展、贯通，直到最后宏观裂缝残生导致混凝土结构失稳破裂

7、的过程(朱万成、唐春安，2002)。由于混凝±材料本身的非均匀性，使得其断裂过程变得更加复杂，如何对这种复杂的损伤断裂到失稳的过程进行研究，一直是固体力学家谓之奋斗而未克服的难题(黄克智，1995)。从广义的意义上讲，材料与结构的破坏失效形式有多种，其中重要的可以列举为两类：塑性流动和断裂。断裂是由于新裂缝萌生或已存在裂缝的扩展引起的一种破坏，因此混凝土的破坏属于断裂的范畴(朱万成、唐春安，2002)。1．弹性及弹塑性断裂力学研究混凝土破坏断裂力学是最近四、五十年来才发展起来的科学，它主要研究带裂缝固

8、体的强度和裂缝传播的规律，它的主要任务是裂缝尖端的应力应变情况，掌握裂缝在载荷作用下的扩展规律，了解裂缝构件的承载能力，从而提出抗断设计方法，以保证构件的安全工作(曹国金，2003)。经典的断裂力学理论都是在研究金属材料断裂的基础上发展起来的，线弹第1章引言性断裂力学出现以后，土木工程师很容易想到能否用断裂力学的概念来研究混凝土破坏机理和宏观裂缝的稳定性。将断裂力学用于混凝土结构时，有两方面的工作要做(江见鲸，2005)：一方面根据支承条件、荷载作用、裂