骨料粒径变化的混凝土梁断裂面的分形研究

《骨料粒径变化的混凝土梁断裂面的分形研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第39卷第3期四川建筑科学研究2013年6月SichuanBuildingScience39骨料粒径变化的混凝土梁断裂面的分形研究孙洪泉，魏超义，丁俊，周文慧(苏州科技学院土木工程学院，江苏苏州215011)摘要：通过在3根集中荷载作用下不同粒径的粗骨料混凝土简支梁的试验研究，采用分形理论对裂缝的萌发、扩展及分布特征进行分析。结果表明：试验梁的断裂面的自相似性可以用分形理论较好的描述，且试验梁的宏观力学量与其断裂面的分维数具有很强的相关性，可以用其断裂面的分维数表征其损伤程度。关键词：分形几何；分维数；断裂面；

2、裂缝中图分类号：TU375．1文献标志码：A文章编号：1008—1933(2013)03—039—03Researchonfracta1theoryofthefracturesurfacesofreinforcedconcretebeamⅥththediferentofaggregatessizeSUNHongquan，WEIChaoyi，DINGJun，ZHOUWeihui(DepartmentofCivilEnsineefing，US'IS，Suzhou215011，China)Abstract：Thoug

3、hexperimentalresearchonthreeRC(ReinforcedConcrete)simplebeamswiththediferentofaggregatessizeunderconcentratedloadwaspresented。Byusingfractaltheory，thecrackopening,developmentanddistributingofsimpleRCbeamsunderconcentratedloadisanalysed．Theresultsindicatethat

4、thefracturesurfacesofthreeRCbeamshavefractalbehavior，especiallyonself-similarity．ThefractaldimensionofthefracturesurfaceshasagoodrelationshiponthemaeroscopicalmechanicsoftheRCsimplebeam，anditmayshowthedestructivedegreeoftheRCbeam．Keywords：fractalgeometry；fra

5、ctaldimension；fracturesurface；crackU刖再1分形理论在混凝土断裂面研究中的J寄用混凝土是脆性材料，由于施工成型缺陷、温差应力、外部荷载作用以及化学腐蚀等因素的影响，很容分形几何学理论的创立为人们认识自然界广泛易产生裂缝。裂缝使结构的刚度和强度降低、外观存在的不规则的几何形貌及复杂的物理现象提供了有力的数学工具，现已在地质学、计算机科学、医学损伤并影响混凝土的耐久性。对于混凝土结构来和材料学等许多领域得到广泛应用⋯。1984年，说，表征损伤的最直观的信息就是裂缝的出现与扩Mand

6、elbot在其开创性的论文中指出，金属材料的冲展。由于混凝土材料的非均质性及裂缝扩张的非规击断裂面具有分形特征，且断面的分维是材料韧性则性，传统的损伤力学不能建立定量的关系而分形的一种度量。此后，许多试验研究表明，断裂面的分理论可以很好描述其损伤和裂纹扩展关系。形特征具有一定的普适性J。梁是混凝土结构中最基本的构件，对其研究具混凝土的内部各组分的力学性质及结构的几何有代表性。本文研究3根矩形梁基于其在集中荷载因素直接影响着混凝土的宏观性能和微观力学性下逐级加载，模拟实际中结构的渐近损伤的过程。能，然而由于混凝土

7、内部结构的混乱性，人们长期无采用分形理论研究不同粗骨料粒径变化下，梁的断法有效地对其进行分析。近年来就断裂现象对混凝裂面的分形分维数与骨料粒径变化以及宏观力学量土强度和断裂能的尺寸效应、混凝土疲劳损伤与开的相关关系。裂混凝土新一旧界面粘结强度等研究取得一定进展，然而这些问题都涉及对混凝土断裂面的研究。以前受欧几里德几何定理和测试方法的限制，通常将材料的断裂面简化为理想的二维平面。当然这种处理收稿日期：2011—12-29也许满足工程精度要求，但忽略了断裂面所反映的作者简介：孙洪泉(1954一)，男，江苏建湖人，

8、教授，博士，研究方向为分形几何、工程力学、应用数学与计算机应用。材料微细观结构和破坏机理的有重要价值的信息，E—mail：hqsun@mail．usts．edu．cn导致研究结论有较大的误差[3]。四川建筑科学研究第39卷目前断裂面的分维数的计算方法主要有4j：①根据分形理论中分维数D计算式，有：星积分形曲面；②截面约定与升维法；③分形布朗运D=一(1)动模型；④分形插值曲面；⑤投影覆