混凝土三点弯曲梁断裂参数的新算法及尺寸效应的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文混凝土三点弯曲梁断裂参数的新算法及尺寸效应的研究姓名：顾兆军申请学位级别：硕士专业：土木工程指导教师：吴智敏20050619大连理工大学硕士学位论文摘要本文采用线性渐进叠加的假设和虚拟裂缝模型来研究裂纹的扩展。通过对跨中含裂纹截面上应力的分析，并应用平截面假定，得到了外荷载P和有效裂纹长度a、初始裂纹尖端位置的裂缝张开位移Ⅵ、虚拟裂纹尖端至截面中性轴的距离h。之间的涵数关系式，并结合截面的应力平衡方程和有效裂纹长度与裂缝口张开位移之间的经验关系式，建立了一个拉格朗日涵数。随后，应用拉格朗日乘数法

2、计算得到了极限状态下有效裂纹长度临界值61，和裂纹尖端张开位移临界值CTOD。，进而得到了最大荷载矗。和梁的失稳断裂韧度K嚣。根据所提出的模型，将试验中试件的基本物理力学参数代入进行计算，得到了口。、CTOD、，I眦和K嚣的大小，并将口，和只。与试验结果进行了比较·比较结果表明当虚拟裂纹尖端拉应力采用轴心抗拉强度Z时，计算得到的P巾。明显小于试验结果。因此需要采用弯曲抗拉强度f。由于^缺乏试验数据，若通过表达式f：o．62止瓦推导，的大小，则计算得到的匕。明显大于试验结果；如果，采用表达式，=，(1+旦±：兰竺)，则计

3、算得到的，k和口。与试验值都非常吻合。此外，应押用本模型计算得到的断裂参数值对虚拟裂纹面上粘聚力分布曲线的形状不敏感。最后，应用本模型研究了断裂参数的尺寸效应。结果发现，初始缝高比一定时，粱的失稳断裂韧度值和裂纹的亚临界扩展量随着梁高的增加而不断增大；但梁的高度一定时，随初始缝高比的增加，失稳断裂韧度值和亚临界扩展量都是先不断增加至最大值然后再不断降低。随后对此种现象应用边界效应的理论作了解释。关键词：拉格朗日乘数法；最大荷载；有效裂纹长度临界值；尺寸效应：边界效应混凝土三点弯曲梁断裂参数的新算法及尺寸效应的研究New

4、MethodonCalculatingtheFractureParametersofThreePointBendingNotchedConcreteBeamandStudyofSizeEffectAbstractInthispaper,thecrackpropagationisinvestigatedbasedonthelInearasymptoticsuperpositionassumptionandfictitiouscrackmodel．Accordingtotheanalysisofstressesdistri

5、butioninthemidapancrackedsectionandplainsectionassumption,aformulaofappliedloadPisderived,whichisafunctionoftheeffectivecracklengtha，crackopeningdisplacementWtatthepositionofinitialcracktipandthedistancebetweenfictitiouscracktipandneutralaxisofcrosssection．Moreo

6、ver,aI．,a群mgefunctionisdenvedcombiningtheequilibriumequationofslressesinthesectionandtherelationshipofeffectivecracklengthandcrackmouthopeningdisplacement．Subsequently,LagrangeMultiplierMethodisappliedSOthatthecriticaleffectivecracklengtha。，criticalcracktipopeul

7、ngdisplacementCTODc，maxilnunaappliedload‰andultimatefracturetoughnessK翟areallobtained．Thefundamentalphysicalandmechanicalparametersintheexperimentalareinsertedintotheproposedmodeltocalculatethevaluesofa。，CTOD。，‰andK翟．Moreover,口candkarecomparedwiththeexperimental

8、ones．Resultsshowthatthemagnitudeofcalculated只。issignificantlyinferiortotheexperimentalonewhenthetensilestress融吐lefictitious卸isequalt0uniaxialtensilestrengthZ．Therefor