本书是一本系统介绍混凝土断裂力学基础理论的专著。全书共分12章。第1章绪论，指出混凝土断裂力学研究的必要性；第2章介绍线弹性断裂力学基础；第3章介绍弹塑性断裂力学；第4章介绍混凝土断裂过程区及其软化关系，描述了混凝土断裂过程区的形成机理，给出了描述断裂过程区软化性能的数学表达式；第5章回顾国外学者20世纪70～80年代提出的几种典型断裂模型及相应断裂参数的计算方法；第6章全面介绍基于混凝土双K断裂模型提出的试验基础、计算分析理论及参数影响因素分析；第7章介绍混凝土坝静水压力下对双K断裂参数的研究；第8章基于裂缝黏聚力的混凝土KR阻力曲线，介绍以应力强度因子为参量表征的裂缝扩展整个过程中混凝土材料裂缝抵制能力的变化，讨论裂缝的稳定性分析方法；第9章介绍混凝土双G模型及其与双K断裂模型对应的能量解；第10章基于虚拟裂缝模型的GR阻力曲线，从局部断裂能的概念出发，以能量的形式对混凝土裂缝扩展阻力机理进行诠释，研究其与软化关系的相关性；第11章主要介绍RILEM标准推荐的几种断裂参数测定方法；第12章围绕本书作者提出的Ⅱ型断裂试件形式，从试验研究、数值模拟和计算理论三方面介绍混凝土Ⅱ型断裂理论及其应用。
本书可供国内外土木水利、交通、铁路、工业民用建筑等领域的科学研究人员、工程师、高等院校教师、研究生以及本科高年级学生阅读。
样章试读
目录
- 序
前言
第1章 绪论
1.1 混凝土的基本特性和破坏机理
1.1.1 混凝土的基本特性
1.1.2 混凝土的破坏过程和机理
1.2 传统强度理论同断裂力学的关系
1.2.1 传统强度理论的基本假定和应用范围
1.2.2 断裂力学的基本假定和应用范围
1.2.3 传统强度理论与断裂力学的互补关系
1.3 混凝土断裂力学研究历史简介
参考文献
第2章 线弹性断裂力学
2.1 应力强度因子和断裂韧度的概念
2.2 裂缝开展的三种基本类型
2.2.1 张开型裂缝(Ⅰ型)
2.2.2 滑开型裂缝(Ⅱ型)
2.2.3 撕开型裂缝(Ⅲ型)
2.3 Ⅰ型裂缝的应力、位移场
2.3.1 平面问题的弹性方程
2.3.2 复变函数
2.3.3 Westergaard应力函数
2.3.4 双向拉伸Ⅰ型裂缝的应力、位移场及应力强度因子的计算
2.4 Ⅱ、Ⅲ型裂缝前端的应力、位移场
2.4.1 Ⅱ型裂缝问题(滑开型)
2.4.2 Ⅲ型裂缝问题(撕开型)
2.5 复合型裂缝应力场强度因子计算
2.6 能量释放率
2.6.1 能量释放率G的定义
2.6.2 能量释放率G和应力强度因子K的关系
2.6.3 能量释放率G的可测性
2.7 复合型断裂判据
2.7.1 最大拉应力判据(σθmax判据)
2.7.2 最大能量释放率判据(G判据)
2.7.3 应变能密度因子判据(S判据)
参考文献
第3章 弹塑性断裂力学
3.1 裂缝尖端的塑性区
3.2 裂缝张开位移
3.2.1 小范围屈服条件下的裂缝张开位移
3.2.2 大范围屈服条件下的裂缝张开位移
3.2.3 用带状模型求裂缝张开位移
3.3 J积分
3.3.1 J积分的定义
3.3.2 J积分的积分路径无关性
3.3.3 线弹性范围内J积分与GI和KI的关系
3.3.4 J积分的实验测定
3.4 非线性能量法
3.5 等效能量法
参考文献
第4章 混凝土断裂过程区及其软化特性
4.1 混凝土的微结构
4.1.1 硬化水泥浆体
4.1.2 水化产物对水泥浆体性能的影响
4.1.3 集料
4.1.4 水泥浆体-集料界面与界面过渡区
4.2 混凝土断裂的机理
4.2.1 激光散斑法研究混凝土裂缝的稳定扩展过程
4.2.2 光弹贴片法研究混凝土裂缝扩展过程
4.3 混凝土断裂过程区的试验观察
4.3.1 激光散斑法
4.3.2 光弹贴片法
4.3.3 扫描电子显微镜
4.3.4 X射线法
4.3.5 云纹干涉法
4.3.6 声发射技术
4.4 断裂过程区的软化关系
4.4.1 直线型
4.4.2 折线型
4.4.3 曲线型
4.4.4 软化关系的比较
4.4.5 软化关系对断裂参数的影响
4.4.6 结论
参考文献
第5章 混凝土非线性断裂力学研究的若干早期模型
5.1 黏聚裂缝模型
5.1.1 虚拟裂缝模型
5.1.2 裂缝带模型
5.2 等效弹性裂缝模型
5.2.1 两参数断裂模型
5.2.2 尺寸效应模型
5.2.3 等效裂缝模型
参考文献
第6章 混凝土双K断裂模型
6.1 引言
6.2 裂缝的扩展过程
6.2.1 电阻应变片法
6.2.2 光弹贴片法
6.2.3 激光散斑法
6.2.4 声发射法
6.3 混凝土双K断裂准则
6.4 混凝土双K断裂参数的直接测试方法
6.4.1 起裂荷载的确定
6.4.2 起裂断裂韧度的确定
6.4.3 试件弹性模量的确定
6.4.4 临界等效裂缝长度的确定
6.4.5 失稳断裂韧度的确定
6.5 混凝土双K断裂参数的计算理论
6.5.1 应力强度因子的叠加计算及黏聚韧度的计算
6.5.2 混凝土双K断裂参数的确定
6.6 混凝土双K断裂参数的简化计算
6.6.1 简化的计算三点弯曲梁等效裂缝长度的经验公式
6.6.2 简化的计算三点弯曲梁KcIc的经验公式
6.6.3 简化公式的试验验证和比较
6.7 混凝土双K断裂参数的权函数计算方法
6.7.1 权函数方法
6.7.2 单边切口有限宽板的权函数
6.7.3 黏聚断裂韧度的确定
6.7.4 权函数方法的验证
6.8 混凝土双K断裂模型与两参数断裂模型比较
6.9 尺寸效应预测分析
6.10 混凝土双K断裂参数的影响因素分析
6.10.1 试件尺寸对混凝土双K断裂参数的影响
6.10.2 试件强度对混凝土双K断裂参数的影响
6.10.3 骨料粒径对混凝土双K断裂参数的影响
6.10.4 初始缝高比对混凝土双K断裂参数的影响
6.10.5 软化曲线形状对混凝土起裂断裂韧度的影响
6.10.6 混凝土基体材料的双K断裂参数
参考文献
第7章 混凝土坝静水压力下双K断裂参数研究
7.1 水力劈裂的概念及研究意义
7.2 水压下楔入式紧凑拉伸试验研究
7.2.1 楔入式紧凑拉伸试验原理
7.2.2 试件制作工艺
7.2.3 水压密封装置
7.2.4 试验过程
7.2.5 试验加载方式
7.3 水力劈裂下缝内水压力分布扩展研究
7.3.1 静水压力下裂缝扩展的介绍
7.3.2 水压施加曲线和裂缝内水压分布图
7.3.3 扩展规律模拟
7.4 静水压力下双K断裂参数的计算
7.4.1 试验现象
7.4.2 起裂荷载韧度的确定
7.4.3 失稳断裂韧度的确定
7.4.4 结果分析
参考文献
第8章 混凝土类准脆性软化材料断裂全过程的裂缝扩展KR阻力曲线
8.1 基于虚拟黏聚力模型的裂缝扩展KR阻力曲线基本模型
8.2 KR阻力曲线计算理论
8.2.1 无限长条板KR阻力曲线确定的积分解析法
8.2.2 无限长条板KR阻力曲线确定的权函数法
8.2.3 线性渐进叠加假定
8.2.4 等效裂缝长度的确定
8.2.5 计算σ(w)与σs(CTODc)
8.2.6 标准三点弯曲梁的应力强度因子曲线
8.3 KR阻力曲线的计算与分析
8.3.1 算例
8.3.2 解析法计算裂缝扩展阻力曲线(KR阻力曲线)
8.3.3 权函数法计算裂缝扩展阻力曲线(KR阻力曲线)
8.4 判定裂缝扩展稳定性的KR阻力曲线法
8.5 裂缝的非定常扩展对KR阻力曲线尾部形状的修正
参考文献
第9章 混凝土双G断裂模型
9.1 模型的提出
9.1.1 线弹性断裂力学中的能量释放率
9.1.2 线性渐进叠加假定(linear asymptotic superposition)
9.1.3 混凝土断裂能量判据模型的建立
9.2 双G断裂参数公式的推导
9.2.1 双G断裂参数的确定
9.2.2 断裂过程区上黏聚力软化分布模型
9.2.3 断裂过程区的能量消耗
9.3 双G断裂参数和双K断裂参数的比较
9.3.1 三点弯曲梁试件双K参数的确定
9.3.2 三点弯曲梁试件双G参数的确定
9.3.3 三点弯曲梁试件双K参数与双G参数的比较
9.3.4 楔入劈拉试件双K参数的确定
9.3.5 楔入劈拉试件双G参数的确定
9.3.6 楔入劈拉试件双K参数与双G参数的比较
参考文献
第10章 混凝土准脆性软化材料断裂全过程的裂缝扩展GR阻力曲线
10.1 混凝土R阻力曲线的确定方法
10.1.1 Irwin的R阻力曲线理论
10.1.2 R阻力曲线确定方法
10.2 基于裂缝黏聚力的GR阻力曲线理论
10.2.1 GR阻力曲线模型构建的理论依据
10.2.2 基本假设
10.2.3 GR阻力曲线模型的理论框架
10.2.4 各部分消耗能量的确定
10.3 GR阻力曲线的试验分析
10.3.1 试验算例
10.3.2 GR阻力曲线的计算与分析
10.3.3 GR阻力曲线与软化曲线的相关性
10.3.4 软化曲线形状对GR阻力曲线的影响
参考文献
第11章 混凝土Ⅰ型断裂参数的测定
11.1 Hillerborg断裂能的测定
11.1.1 试件制作和测试过程
11.1.2 断裂能的确定
11.1.3 讨论
11.2 两参数断裂模型KsIc和CTODc两参数的确定
11.2.1 试件制作和测试过程
11.2.2 两参数KsIc和CTODc的计算
11.2.3 讨论
11.2.4 两参数KsIc和CTODc确定的峰值荷载法
11.3 尺寸效应模型Gf和cf两参数的确定
11.3.1 试件制作和测试过程
11.3.2 两参数Gf和cf的计算
11.3.3 讨论
11.4 等效裂缝模型两参数KeIc和ae的确定
11.4.1 试件制作和测试过程
11.4.2 两参数KeIc和ae的计算
11.4.3 讨论
11.5 σ-w曲线的测定
11.5.1 直接法
11.5.2 间接法
11.6 楔入劈拉试件确定断裂能
参考文献
第12章 混凝土Ⅱ型断裂及应用
12.1 混凝土Ⅱ型断裂几何形式
12.2 混凝土Ⅱ型断裂韧度的确定
12.2.1 双边缺口单边对称加载试件形式
12.2.2 数值模拟
12.2.3 Ⅱ型应力强度因子
12.2.4 混凝土Ⅱ型断裂韧度试验
12.3 混凝土Ⅱ型断裂能
12.3.1 混凝土Ⅱ型断裂能的测定试验
12.3.2 剪切裂缝发展过程的观察
12.3.3 混凝土Ⅱ型断裂能的确定
12.4 混凝土Ⅱ型断裂韧度在钢筋混凝土梁中的应用
12.4.1 无腹筋大剪跨比RC梁的抗剪机理
12.4.2 无腹筋大剪跨比RC梁剪切强度的计算公式
12.4.3 无腹筋大剪跨比RC梁的剪切强度
参考文献
附录A 黏聚韧度KcIc数值积分与解析公式计算的无量纲结果比较
A1 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.2,β=0.1~0.5
A2 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.3,β=0.1~0.5
A3 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.4,β=0.1~0.5
A4 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.5,β=0.1~0.5
A5 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.6,β=0.1~0.5
A6 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.7,β=0.1~0.5
A7 积分式(6.12)与式(6.20)计算K=-KcI/ft*D结果的比较表V0=0.8,β=0.1~0.5
A8 当a0/D=0.4,β=0.275时应力-裂缝宽度软化关系中的材料常数c1、c2和w0对采用式(6.12)和式(6.20)计算的无量纲应力强度因子K的影响
A9 式(6.17)预测的B、C系列预裂梁的初始裂缝长度与Refai和Swartz测量和计算结果的比较
A9.1 B系列(E=38.3GPa,S=762mm,B=76mm,D=203mm,H0=3.2mm)
A9.2 C系列(E=39.3GPa,S=1143mm,B=76mm,D=305mm,H0=3.2mm)
A10 式(6.17)预测的切口深度与试验所测得结果的比较(H0=3.5mm)
A11 式(6.17)预测的临界有效裂缝长度与采用两参数模型和等效裂缝模型计算的结果的比较
A12 试验的临界状态后的裂缝长度的预测
A13 由式(6.20)计算的梁的双K断裂参数KiniIc和KunIc(列于第8和9列)和由式(6.12)计算的结果的比较(列于第11和9列)
A13.1 B系列梁
A13.2 C系列梁
A14 三点弯曲梁试件计算结果
A15 楔入紧凑拉伸式试件试验结果
附录B GR阻力曲线和基于能量法的断裂参数计算结果
B1 不同三点弯曲梁试件的GR及动力GI值
B2 不同软化本构关系确定的等效起裂韧度和等效失稳韧度表
B3 根据双K断裂模型确定的起裂韧度和失稳韧度表
京公网安备 11010102004214号