本文關鍵詞：基于數(shù)字圖像相關方法的混凝土斷裂過程區(qū)力學特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混凝土的非線性斷裂特性一直是土木行業(yè)學術界和工程界研究的熱門問題�；炷恋葴蚀嘈圆牧系牧芽p尖端存在相對尺寸較大的斷裂過程區(qū),導致材料呈現(xiàn)明顯的非線性特征和尺寸效應。過去幾十年來,學者們提出了許多混凝土非線性斷裂模型。然而,由于實驗條件的限制,斷裂過程區(qū)的力學特性還不清楚。本文采用實驗和理論分析相結(jié)合的方法,研究了混凝土裂縫擴展過程中斷裂過程區(qū)的力學特性,建立了工程應用更為方便的粘聚裂紋模型。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)用數(shù)字圖像相關方法測量了帶缺口的混凝土三點彎曲試件裂縫擴展及失效的全過程。進行了混凝土三點彎曲試件的斷裂實驗,用數(shù)字圖像相關方法觀測了試件在裂縫擴展過程中的全場位移與斷裂過程區(qū)長度和位移演化規(guī)律。(2)基于虛擬裂縫模型和雙線性軟化曲線假設,推導了混凝土斷裂過程區(qū)張開位移的數(shù)學表達式,通過求解FredholmⅡ積分方程獲得了虛擬裂縫模型的數(shù)值解,并通過與實驗數(shù)據(jù)的對比驗證了模型的正確性。分別以無限大中心穿透裂縫板和三點彎曲試件為例,計算了混凝土斷裂過程區(qū)的位移、粘聚力分布和荷載位移曲線,進而分析了斷裂過程區(qū)的力學特性和擴展演化規(guī)律。并分析計算了軟化曲線參數(shù),初始縫高比,以及試件尺寸對斷裂特性的影響規(guī)律。(3)假設混凝土斷裂過程區(qū)的粘聚力呈線性分布,提出了基于線性位移分布的粘聚裂紋模型。利用實驗數(shù)據(jù)與模型本身的計算結(jié)果驗證了模型的正確性,并進一步分析了斷裂過程區(qū)長度的發(fā)展規(guī)律,初始縫高比、試件尺寸以及軟化曲線參數(shù)對計算結(jié)果的影響。(4)采用多元線性回歸的方法,給出了由荷載-張開位移曲線(P-CMOD)反推軟化曲線的參數(shù)的方法,并采用MATLAB程序編寫了便于工程應用的GUI程序。
【關鍵詞】：混凝土 斷裂 斷裂過程區(qū) 虛擬裂縫模型 數(shù)字圖像方法
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 前言10-20
• 1.1 課題背景與意義10-11
• 1.2 混凝土粘聚裂紋模型與軟化曲線概述11-14
• 1.3 混凝土斷裂力學研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 數(shù)字圖像相關方法與研究現(xiàn)狀簡介16-18
• 1.4.1 數(shù)字圖像相關方法17-18
• 1.5 論文的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 混凝土斷裂過程區(qū)特性數(shù)字圖像相關方法測量實驗20-42
• 2.1 引言20
• 2.2 數(shù)字圖像相關方法的基本原理20-23
• 2.3 VIC-3D非接觸全場應變測量系統(tǒng)23-26
• 2.3.1 VIC-3D簡要介紹23-24
• 2.3.2 VIC-3D中的應變計算24-26
• 2.4 試驗概況26-33
• 2.4.1 實驗方案與試件制作26-29
• 2.4.2 實驗裝置與實驗過程29-33
• 2.5 實驗結(jié)果與討論33-40
• 2.5.1 DIC方法的準確性驗證33-35
• 2.5.2 斷裂過程區(qū)應變演化規(guī)律35-37
• 2.5.3 斷裂過程區(qū)的張開位移分布37-40
• 2.6 小結(jié)40-42
• 第3章 無限大平板粘聚裂紋模型的數(shù)值解42-59
• 3.1 引言42
• 3.2 粘聚裂縫模型的理論基礎42-45
• 3.2.1 粘聚裂紋模型控制方程43-44
• 3.2.2 Paris公式44-45
• 3.3 無限大板中心裂紋模型及求解45-50
• 3.3.1 公式推導45-48
• 3.3.2 Fredholm Ⅱ積分方程求解48-49
• 3.3.3 計算程序設計49-50
• 3.4 模型驗證與計算結(jié)果50-57
• 3.4.1 模型驗證50-52
• 3.4.2 計算結(jié)果與討論52-57
• 3.5 小結(jié)57-59
• 第4章 混凝土三點彎曲試件粘聚裂紋模型數(shù)值解59-71
• 4.1 引言59
• 4.2 無初始斷裂韌度的混凝土粘聚裂紋模型59-66
• 4.2.1 混凝土斷裂過程區(qū)形成機理分析60
• 4.2.2 混凝土斷裂過程區(qū)的演化規(guī)律60-62
• 4.2.3 三點彎曲混凝土試件粘聚裂紋模型求解62-66
• 4.3 計算結(jié)果與討論66-69
• 4.3.1 計算參數(shù)66
• 4.3.2 荷載—位移曲線66-68
• 4.3.3 斷裂過程區(qū)特性68-69
• 4.4 小結(jié)69-71
• 第5章 基于線性位移分布的混凝土粘聚裂紋模型71-85
• 5.1 前言71
• 5.2 基于線性位移分布的混凝土粘聚裂紋模型71-74
• 5.2.1 基于線性位移分布的簡化模型72-74
• 5.3 模型驗證與討論74-84
• 5.3.1 線性位移分布驗證74-75
• 5.3.2 P~CMOD曲線75-76
• 5.3.3 初始縫高比對裂縫發(fā)展的影響76-78
• 5.3.4 FPZ長度的變化規(guī)律78-80
• 5.3.5 試件尺寸對斷裂過程的影響80-82
• 5.3.6 軟化曲線參數(shù)對斷裂過程的影響82-84
• 5.4 小結(jié)84-85
• 第6章 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取的程序設計85-95
• 6.1 前言85
• 6.2 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取方法的理論分析85-87
• 6.3 MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)與GUI界面功能介紹87-89
• 6.3.1 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取的MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)87-88
• 6.3.2 混凝土軟化曲線參數(shù)獲取的GUI程序功能介紹88-89
• 6.4 計算實例與討論89-94
• 6.4.1 混凝土軟化曲線參數(shù)計算實例89-92
• 6.4.2 討論92-94
• 6.5 小結(jié)94-95
• 第7章 結(jié)論與展望95-97
• 7.1 本文主要工作的總結(jié)95-96
• 7.2 展望96-97
• 致謝97-98
• 參考文獻98-101
• 攻讀學位期間取得的研究成果101

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本文編號：506103