混凝土损伤的研究现状
混凝土损伤断裂性能试验研究进展

1、完善混凝土损伤断裂性能的理论模型:结合试验研究成果,建立更为精 确的理论模型,用于描述和预测混凝土的损伤和断裂行为;
2、发展更为高效的检测和监测技术:针对混凝土损伤断裂的微观机制和演 化过程,发展更为高效的检测和监测技术,以便更准确地掌握混凝土的损伤状况 和断裂风险;
3、优化混凝土材料和结构设计:结合不同服役环境和工程需求,优化混凝 土材料和结构设计,提高混凝土的损伤断裂性能;
2、混凝土是一种非均质材料,其损伤和断裂行为受到微观结构和外部因素 的综合影响,现有研究多基于宏观力学理论,难以揭示其微观机制;
3、混凝土损伤断裂性能试验研究方法各异,缺乏统一的标准和规范,导致 试验结果难以进行对比和分析。
混凝土损伤断裂性能试验研究方 法
混凝土损伤断裂性能试验研究方法主要包括试件制作、加载装置、测试技术 以及数据处理等环节。其中,试件制作应考虑材料的特性、加载条件和边界条件 等因素;加载装置应能够模拟实际工程中的荷载形式和加载路径;测试技术应包 括变形、裂缝、应力和声发射等参数;数据处理应对试验结果进行统计分析、模 型拟合和可视化分析等。
4、加强混凝土损伤断裂性能的耐久性研究:针对不同环境因素对混凝土损 伤断裂性能的影响,深入研究其耐久性评价方法和防护措施;
5、加强国际合作与交流:鼓励国内外研究者加强合作与交流,共同推动混 凝土损伤断裂性能试验研究的发展。
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混凝土损伤断裂性能试验研究现 状
Байду номын сангаас
近年来,混凝土损伤断裂性能试验研究取得了长足进展。研究者们针对混凝 土材料的特点,通过不同手段和测试技术,对混凝土的损伤和断裂行为进行了深 入探究。尽管取得了一定的成果,但仍存在以下问题亟待解决:
1、混凝土损伤断裂性能的影响因素众多,包括材料、环境、荷载等,现有 研究多针对单一因素,难以全面反映实际情况;
混凝土自修复技术研究及应用

混凝土自修复技术研究及应用一、前言混凝土是建筑基础设施中广泛使用的材料,在使用过程中,由于多种原因,例如物理力学、气候变化等因素,混凝土会出现裂缝、微裂缝等损伤。
这些损伤会影响混凝土构件的强度、耐久性和使用寿命,给建筑基础设施的安全和可靠性带来极大的隐患。
因此,如何对混凝土进行修复,成为建筑工程领域中的重要研究方向之一。
混凝土自修复技术因其具有环保、经济、高效等优点,受到越来越多的关注和研究。
二、混凝土自修复技术研究现状1.混凝土损伤的原因混凝土的损伤主要有以下几个方面:(1)物理力学因素:如荷载作用、温度变化等。
(2)化学因素:如氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀等。
(3)生物因素:如微生物、昆虫、植物的侵蚀。
2.传统混凝土修复方法(1)非结构性修复:如填充裂缝、表面覆盖等。
(2)结构性修复:如加筋、剪切加固等。
3.混凝土自修复技术混凝土自修复技术是指在混凝土中添加一定量的自修复剂,使其具有自愈合能力,能够在受到损伤后对自身进行修复,恢复其原有的力学性质和外观。
混凝土自修复技术主要分为以下几种:(1)微生物自修复技术:利用微生物的代谢活动,使其产生碳酸盐沉积物,填充混凝土中的裂缝。
(2)化学自修复技术:在混凝土中添加一定量的化学自修复剂,当混凝土受损时,自修复剂会与空气中的水和二氧化碳反应,生成固体化合物,填充混凝土中的裂缝。
(3)热自修复技术:在混凝土中添加一定量的热敏自修复剂,当混凝土受到损伤时,自修复剂会被激活,产生热量,使混凝土中的裂缝自动修复。
三、混凝土自修复技术应用1.微生物自修复技术应用微生物自修复技术主要应用于混凝土的微裂缝修复。
混凝土中添加微生物,当混凝土受到损伤后,微生物会产生碳酸盐沉积物,填充混凝土中的裂缝。
这种方法具有环保、经济、高效等优点,已经在实际工程中得到了应用。
2.化学自修复技术应用化学自修复技术主要应用于混凝土的大面积裂缝修复。
在混凝土中添加一定量的化学自修复剂,当混凝土受到损伤时,自修复剂会与空气中的水和二氧化碳反应,生成固体化合物,填充混凝土中的裂缝。
《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》

《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》篇一一、引言混凝土作为现代建筑中不可或缺的建筑材料,其结构安全与稳定性对于建筑物的整体性能至关重要。
然而,由于环境、材料和施工等多种因素的影响,混凝土结构在使用过程中常常会出现各种损伤。
为了确保建筑物的安全性和耐久性,对混凝土结构的损伤进行及时、准确的识别与监测显得尤为重要。
近年来,随着智能材料与传感技术的发展,基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术逐渐成为研究热点。
本文旨在探讨基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测技术的研究现状、方法及发展趋势。
二、压电陶瓷原理及其在混凝土损伤识别中的应用压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料,其在外力作用下能够产生电势差,具有灵敏度高、响应速度快等优点。
在混凝土损伤识别中,压电陶瓷被广泛应用于智能混凝土结构中,通过将压电陶瓷片嵌入混凝土结构内部或表面,利用其压电效应实现对混凝土结构损伤的监测。
当混凝土结构受到外力作用时,压电陶瓷片会产生电压信号,这些信号与混凝土结构的应力、应变等物理量密切相关。
通过对这些电压信号进行采集、分析和处理,可以实现对混凝土结构损伤的识别与监测。
此外,压电陶瓷还可以作为传感器与驱动器的结合体,在混凝土结构健康监测系统中发挥重要作用。
三、基于压电陶瓷的混凝土损伤监测方法基于压电陶瓷的混凝土损伤监测方法主要包括以下步骤:1. 制备智能混凝土:将压电陶瓷片嵌入混凝土中,制备成智能混凝土结构。
2. 信号采集:利用传感器对压电陶瓷片产生的电压信号进行采集。
3. 信号分析:对采集到的电压信号进行分析和处理,提取出与混凝土结构损伤相关的特征参数。
4. 损伤识别与预警:根据特征参数的变化,判断混凝土结构的损伤情况,并发出预警信号。
5. 实时监测与评估:通过实时监测混凝土结构的电压信号变化,对结构健康状况进行评估,为维修和加固提供依据。
四、研究方法与技术手段在基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究中,主要采用以下研究方法与技术手段:1. 理论分析:通过建立数学模型和仿真分析,研究压电陶瓷在混凝土结构中的工作原理和性能。
混凝土弹塑性损伤本构模型研究

混凝土弹塑性损伤本构模型研究一、概述混凝土作为一种广泛应用于土木工程领域的重要建筑材料,其力学行为的研究对于工程结构的设计、施工和维护至关重要。
弹塑性损伤本构模型作为描述混凝土材料在复杂应力状态下力学行为的重要工具,近年来受到了广泛关注。
该模型能够综合考虑混凝土的弹性、塑性变形以及损伤演化等多个方面,为工程结构的非线性分析和损伤评估提供了有效的理论支持。
本文旨在深入研究混凝土弹塑性损伤本构模型的理论框架、数值实现及其在工程中的应用。
我们将对混凝土弹塑性损伤本构模型的基本理论进行梳理,包括模型的建立、参数的确定以及损伤演化方程的推导等方面。
通过数值模拟和试验验证相结合的方法,对模型的准确性和适用性进行评估。
我们将探讨该模型在土木工程结构非线性分析、损伤评估以及加固修复等方面的实际应用,为工程实践提供有益的参考和指导。
通过本文的研究,我们期望能够为混凝土弹塑性损伤本构模型的理论发展和工程应用提供新的思路和方法,推动土木工程领域相关技术的创新和发展。
1. 研究背景:介绍混凝土作为一种广泛应用的建筑材料,在土木工程中的重要性。
混凝土,作为土木工程领域中使用最广泛的建筑材料之一,其性能与行为对结构的整体安全性、经济性和耐久性具有至关重要的影响。
由于其独特的物理和力学性能,混凝土在桥梁、大坝、高层建筑、地下结构等各类土木工程设施中发挥着不可替代的作用。
随着工程技术的不断进步和建筑需求的日益增长,对混凝土材料性能的理解和应用要求也越来越高。
混凝土是一种非均质、多相复合材料,其力学行为表现出明显的弹塑性特性,并且在受力过程中可能产生损伤累积,进而影响其长期性能。
建立能够准确描述混凝土弹塑性损伤行为的本构模型,对于准确预测混凝土结构的受力性能、优化设计方案以及保障结构安全具有重要的理论和实际意义。
近年来,随着计算力学和材料科学的快速发展,对混凝土弹塑性损伤本构模型的研究已成为土木工程领域的研究热点之一。
通过对混凝土材料在复杂应力状态下的力学行为进行深入研究,建立更加精细和准确的本构模型,有助于提升对混凝土结构性能的认识,推动土木工程技术的进步与发展。
混凝土结构的损伤识别与评估研究

混凝土结构的损伤识别与评估研究一、研究背景混凝土结构是现代建筑中常见的结构形式,具有良好的耐久性和承载能力。
但是,随着时间的推移和外部因素的影响,混凝土结构会发生损伤,如裂缝、腐蚀等,严重影响其使用寿命和安全性。
因此,混凝土结构的损伤识别与评估变得十分重要。
二、损伤识别技术1.非破坏检测技术非破坏检测技术是指在不破坏混凝土结构的情况下,通过检测混凝土结构的物理、化学、机械等性质,来识别混凝土结构的损伤情况。
常用的非破坏检测技术包括超声波检测、电磁波检测、红外线检测等。
2.破坏检测技术破坏检测技术是指通过对混凝土结构进行破坏性试验,来确定其承载能力和损伤程度的检测技术。
常用的破坏检测技术包括钻孔取芯、压缩试验、拉伸试验等。
三、损伤评估方法1.定性评估方法定性评估方法是指通过对混凝土结构进行目视观察、手感检测等方式,来判断其损伤程度的评估方法。
常用的定性评估方法包括裂缝宽度测量、表面颜色变化等。
2.定量评估方法定量评估方法是指通过对混凝土结构进行数量化分析,来确定其损伤程度和承载能力的评估方法。
常用的定量评估方法包括刚度评估、弹性模量评估、应变测量等。
四、损伤识别与评估案例1.钢筋混凝土梁的损伤识别与评估通过对一座年代较久的钢筋混凝土梁进行非破坏检测和破坏检测,发现其存在多处裂缝和钢筋锈蚀的情况。
采用定性评估方法对其损伤程度进行评估,发现其损伤程度较轻。
采用定量评估方法对其承载能力进行评估,发现其承载能力降低了20%左右。
2.混凝土柱的损伤识别与评估通过对一座高层建筑的混凝土柱进行非破坏检测和破坏检测,发现其存在多处裂缝和混凝土表面腐蚀的情况。
采用定性评估方法对其损伤程度进行评估,发现其损伤程度较重。
采用定量评估方法对其承载能力进行评估,发现其承载能力降低了40%左右。
五、研究进展与展望目前,混凝土结构的损伤识别与评估技术已经取得了一定的进展,但仍存在一些问题和挑战。
例如,非破坏检测技术的准确性和可靠性需要进一步提高;定量评估方法的标准化和规范化还有待完善。
《2024年基于声发射检测方法的混凝土损伤评价研究》范文

《基于声发射检测方法的混凝土损伤评价研究》篇一一、引言混凝土作为现代建筑的主要材料,其损伤评价对于保障建筑结构的安全性和耐久性具有重要意义。
传统的混凝土损伤检测方法主要依赖于外观观察、非破坏性试验等手段,但这些方法往往难以准确、全面地评估混凝土内部的损伤情况。
近年来,声发射检测方法在混凝土损伤检测领域得到了广泛应用。
本文基于声发射检测方法,对混凝土损伤评价进行研究,以期为混凝土结构的损伤评估提供新的思路和方法。
二、声发射检测方法概述声发射(Acoustic Emission,AE)是指材料在变形或断裂过程中释放出的弹性波现象。
声发射检测方法通过监测混凝土在受力过程中产生的声发射信号,分析信号的特征参数,从而评估混凝土的损伤情况。
该方法具有非接触、实时、动态等优点,能够有效地反映混凝土内部的损伤过程。
三、混凝土损伤评价研究1. 声发射信号采集与处理本研究采用声发射检测系统,对混凝土试件在受力过程中的声发射信号进行采集。
通过滤波、放大、数字化等处理手段,提取出声发射信号的特征参数,如振幅、频率、能量等。
这些参数能够反映混凝土内部的损伤程度和损伤过程。
2. 混凝土损伤评价模型构建基于声发射信号的特征参数,构建混凝土损伤评价模型。
本研究采用多元线性回归方法,以声发射信号的振幅、频率、能量等参数为自变量,以混凝土损伤程度为因变量,建立回归模型。
通过大量实验数据的训练和验证,得到较为准确的混凝土损伤评价模型。
3. 混凝土损伤类型识别根据声发射信号的特征,可以识别混凝土的不同损伤类型。
例如,低频、高能量的声发射信号往往对应于混凝土内部的微裂纹扩展;高频、低能量的声发射信号则可能对应于混凝土表面的微损伤。
通过识别不同类型的声发射信号,可以更准确地评估混凝土的损伤情况。
四、实验结果与分析1. 实验设计本研究设计了多种混凝土试件,包括不同配合比、不同龄期的混凝土试件,以模拟实际工程中的混凝土结构。
在实验过程中,对混凝土试件施加不同的荷载,记录其声发射信号。
混凝土结构病害分析及加固技术研究的现状与发展趋势

混凝土结构病害分析及加固技术研究的现状与发展趋势混凝土结构在建筑工程中被广泛应用,然而随着时间的推移,混凝土结构也会出现各类病害,如裂缝、碳化、钢筋锈蚀等。
这些病害会严重影响混凝土结构的稳定性和寿命,因此进行病害分析及加固技术的研究至关重要。
目前,混凝土结构病害分析主要依赖于非破坏性检测方法和破坏性试验方法。
非破坏性检测方法包括超声波检测、红外热像仪检测、雷达探测等,这些方法可以在不破坏混凝土结构的情况下获取结构内部的信息。
而破坏性试验方法则包括强度试验、抗渗试验、物理性质测试等,这些方法可以获取混凝土结构材料的力学性质和物理性质。
通过这些研究方法,可以准确了解混凝土结构的病害类型、程度和原因,为进一步的加固提供基础数据。
针对不同的混凝土病害,加固技术也随之发展。
目前,主要的加固技术包括表面防水、增强杆、碳纤维布增强、外包钢板等。
表面防水是基于聚合物的防水涂料,可以有效防止混凝土结构的渗水问题。
增强杆则是通过在混凝土结构中加入的纤维杆件,增强了结构的抗拉能力。
碳纤维布增强则是将碳纤维布粘贴在混凝土结构上,提高了结构的承载能力和抗震性能。
外包钢板则是通过将钢板与混凝土结构进行绑扎,提高了结构的强度和稳定性。
未来,混凝土结构病害分析及加固技术的研究将继续取得突破。
首先,在病害分析方面,随着科学技术的不断发展,非破坏性检测方法和破坏性试验方法将更加精确和高效。
例如,纳米技术的应用将使得检测仪器更小型化,更灵敏,能够获取更详细的数据。
其次,在加固技术方面,将出现更多创新的加固材料和方法。
例如,微生物修复技术可以利用特定的微生物生物胶囊修复碳化混凝土,具有绿色环保的特点。
此外,纳米材料在混凝土加固中也被广泛研究,可以增强混凝土的力学性能和耐久性。
综上所述,混凝土结构病害分析及加固技术的现状与发展趋势是多方面、多层次的。
通过不断深入的研究和创新,我们可以更好地了解混凝土结构的病害原因和程度,同时也可以研发出更先进、高效的加固技术,为混凝土结构的安全和可持续发展做出贡献。
混凝土的研究现状及发展趋势

混凝土的研究现状及发展趋势混凝土是一种由水泥、砂、石子和水等原材料制成的建筑材料,具有强度高、重量轻、耐久性好等优点,被广泛应用于建筑、桥梁、道路、隧道等领域。
然而,随着工业化进程的加快和城市化进程的不断推进,混凝土的应用需求也在不断增加,同时也面临着一些新的挑战。
因此,对混凝土的研究和发展趋势进行探讨,具有重要的意义。
一、混凝土的研究现状1.组成材料的研究混凝土的主要组成材料是水泥、砂、石子和水等,这些材料的品质和配比直接影响混凝土的强度和耐久性。
目前,国内外学者对混凝土组成材料的研究已经比较深入,主要集中在以下几个方面:(1)水泥的研究:包括水泥种类、水泥的化学成分、水泥的颗粒形态等方面的研究,旨在提高混凝土强度和耐久性。
(2)砂石子的研究:主要研究砂石子的品质、颗粒形状、粒度分布等特性,以及砂石子的配合比例,以提高混凝土的抗压强度和抗弯强度。
(3)水的研究:主要研究水的质量、用量、用水温度等参数对混凝土的影响,以提高混凝土的耐久性和冻融性能。
2.混凝土强度和耐久性的研究混凝土的强度和耐久性是衡量混凝土质量的两个重要指标。
目前,国内外学者对混凝土强度和耐久性的研究已经比较深入,主要集中在以下几个方面:(1)混凝土强度的研究:主要研究混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等指标,以提高混凝土的承载能力。
(2)混凝土耐久性的研究:主要研究混凝土的耐久性、耐久性与环境的关系、混凝土材料的老化机理等问题,以提高混凝土的使用寿命。
3.混凝土结构的研究混凝土结构是应用混凝土的重要领域之一,其研究涉及混凝土结构的设计、施工、监测、检测等方面。
目前,国内外学者对混凝土结构的研究已经比较深入,主要集中在以下几个方面:(1)混凝土结构的设计:主要研究混凝土结构的设计原理、设计方法、设计参数等问题,以提高混凝土结构的安全性和经济性。
(2)混凝土结构的施工:主要研究混凝土结构的施工工艺、施工技术、施工质量控制等问题,以保证混凝土结构的安全性和使用寿命。
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混凝土结构损伤的研究现状一、混凝土结构的损伤机制及分类混凝土是由粗骨料、细骨料和水泥浆组成的非均质混合物,其表现出来的力学性能并不仅仅是这几种材料性能的简单叠加,而是与其内部的组成结构紧密相关。
这一特点决定了混凝土材料的非均质性和物理性态的复杂性。
这使得混凝土在承受外载之前,由于干缩、泌水等原因,已存在大量的微孔隙和界面裂缝,且这些缺陷的分布完全是随机的。
当混凝土受到外界作用以后,弥散在材料内部的微裂缝开始逐渐长大,并随着荷载的变化,在部分区域出现贯通,直至形成宏观大裂缝。
混凝土的破坏是结合缝的产生、成核、扩展、分叉、和失稳的过程。
混凝土具有微观、细观、宏观等不同的层次结构,以往对于混凝土的研究大多基于宏观层次,把混凝土均匀化为宏观均质连续材料,不考虑混凝土内部的细观结构及其演化。
这种均匀化的处理方法对于研究混凝土结构的宏观力学性能无疑是行之有效的,但是要想深入研究混凝土的工作机理还应从混凝土的细观组成结构入手,抓住材料非均质性的特点,揭示混凝土结构宏观表现的内在机制。
现在通常先在细观层次建立了混凝土的数值模型,分析混凝土损伤破坏机理,并以此为基础在宏观层次提出了混凝土损伤断裂理论分析模型,通过宏、细观两个层次的相互联系与补充对混凝的破坏行为进行研究。
从细观角度看,混凝土材料的力学特性是由其内部的细观结构及其变化决定的。
作为一种典型的非均质材料,混凝土在多种尺度下都表现出了非均质性。
根据复合材料的观点,将混凝土结构分为三级。
第一级,即混凝土。
可将砂浆视为基相,骨料视为分散相。
骨料和砂浆的结合面为薄弱面,该处常因各种原因产生结合缝。
混凝土的破坏首先从这里开始。
第二级,即砂浆」将水泥视为基相,砂视为分散相。
砂和水泥的结合面也是薄弱面,也产生结合缝,但其尺寸笔砂浆和骨料之间的结合缝至少小一个量级。
第三级,即硬_ 化水泥浆。
硬化水泥浆也不是匀质材料,其中包裹着一些未被水化的水泥颗粒及孔隙,他- 们就是缺陷。
因此可将硬化水泥浆胶体视为基相,将这些缺陷视为分散相。
水泥浆体的破坏可能从这些缺陷开始,裂纹由于克服硬化水泥浆分子间的引力而扩展。
未被水化的水泥颗粒尺寸通常比砂和水泥浆的结合缝至少小几个量级。
从损伤力学的观点来看,如果混凝土体受到外界因素的作用,则混凝土体中原有损伤将会有所发展并会导致出现新的损伤,当损伤积累到一定程度时,混凝土体中将会出现宏观裂缝,而宏观裂缝的端部又将会发生新的损伤及产生新的损伤区,再经积累而引起裂缝的扩展,直至混凝土体的破坏,由上可见,混凝土的破坏过程实际上是损伤、损伤积累、宏观裂纹出现、宏观裂纹扩展交织发生的过程。
二、混凝土结构的破坏机理在上述损伤机制下,混凝土的裂纹扩展存在四个阶段:(1)预存微裂纹阶段。
即在混凝土成形过程中,由于水泥浆硬化干缩,水分蒸发留下裂隙等原因,使构件中预存原始微裂纹。
它们大都为界面裂纹,极少量为砂浆裂纹,这些裂纹是稳定的。
这些裂纹的存在是混凝土具有初始损伤的原因之一。
(2)裂纹的起裂和稳定扩展阶段。
在较低的工作应力下,构件内部的某些点会产生拉应力集中,致使相应的预存微裂纹延伸或扩展,应力集中则随之缓解,如果荷载不再增加,将不会产生新裂纹,卸荷时少量裂纹还会闭合,这一阶段的应力-应变关系是线性的。
当预存裂纹起裂后,如果继续加载,并使荷载维持在一个应力水平下,即长期破坏的临界应力(一般低于材料强度的70% -80%),裂纹将继续扩展,有的深入砂浆。
有的互相结合形成大裂纹,同时又有新裂纹形成,如停止加载裂纹扩展将趋于停止,这一阶段的应力-应变关系是非线性的,通常也称这一阶段为连续损伤阶段。
(3)裂纹的不稳定扩展阶段。
当荷载超过临界值时,裂纹将继续扩展,聚合砂浆裂纹急剧增多,即使荷载维持不变,裂纹也将失稳扩展,造成破坏。
(4)完全破坏阶段。
通过大量研究,现在逐渐把研究混凝土破坏过程的关键放在混凝土断裂前的微裂纹扩展、汇合阶段所表现出来的力学行为上。
三、国内外研究现状和发展趋势混凝土结构裂缝形成、扩展机理及其数值模拟计算一直是国内外学者的研究重点之一。
近年来,随着断裂力学、损伤力学、数值计算方法、复合材料理论的发展,有关研究不断深入,在研究混凝土损伤断裂、裂缝扩展、粘结机理、弹性模量估算等方面取得了一定成果。
然而,就国内损伤力学及其应用研究的状况而言,目前的研究偏重于理论而且能够应用的成果偏少。
另外,由于损伤试验研究的难度较大,有关试验的研究并不多见,而且仅有的试验也还是仅停留在单个构件的层次上。
为了确定结构强度随裂纹扩展的变化规律及裂纹的萌生位置,断裂力学为此提供了理论依据,它是材料强度理论的重大发展。
断裂力学是研究含缺陷(或裂纹)材料和结构的抗断裂性能,以及在各种工作环境下裂纹的平衡、扩展、失稳规律的一门学科。
然而,混凝土是含有大量微裂缝的固体,有时还有宏观裂缝的存在。
这些裂缝的稳定和发展对混凝土的强度、变形乃至结构的安全有着重要的影响,由于混凝土存在较大的断裂过程区,将线弹性断裂力学直接用于混凝土是不成功的,理论与试验结果表现出了相当大的离散性和一定程度的尺寸效应,仅可用于定性比较,而不能用于定量分析。
之后,损伤力学被引入我国。
由于混凝土是一种含有初始缺陷的多相复合材料,外力作用以前就会有初始损伤存在。
受力后,其内部沿着骨料界面产生许多微裂纹,其开裂面大体上同最大拉应变或拉应力垂直,裂纹主要是沿着骨料界面发展,使混凝土的应力一应变曲线出现应变软化”效应。
因此,混凝土的损伤是一个连续的过程,在很小的应力应变下就已发生,随着荷载的增加损伤不断累积,直至破坏。
事实上,损伤理论比较适用于分析混凝土的破坏机理是因为:(1)、混凝土的开裂过程即损伤发展过程是连续的,并在很小的应力或应变下就己经产生微裂缝了,也就是说混凝土是种裂纹敏感性材料;(2)、裂纹的扩展几乎和最大主应力是垂直的,可以通过确定最大主应力方向的损伤来确定裂纹的发展方向;(3)在荷载作用以前,混凝土内部既存的微缺陷可以作为初始损伤来处理。
目前形成的混凝土损伤分析成果中,大部分介绍的是在静力作用下材料或者结构的损伤特点,这点很有意义。
近年来随着危害性较大的震害发生,对结构的动力损伤发展规律的研究刻不容缓。
地震作为随机性动力荷载作用于结构,使得结构的强度、力学特性变化复杂研究其损伤特性,对分析结构在复杂多变的外部作用下的安全稳定性、估算其寿命等提供科学的依据。
混凝土的宏观裂缝通常是由细观的微裂缝、孔隙等缺陷扩展、汇集演变形成。
混凝土损伤发展所经历的时间占构件总寿命的较大比重。
因止____________________________________________ 研究混凝土结构破坏机理的有效手段。
目前涌现了许许多多的混凝土损伤理论,但尚未出现比较公认的普遍的理论,其情形与20世纪50年代塑性理论大发展的状况比较相似。
时至今日,我们仍在寻求新的损伤理论。
具体说,混凝土损伤的发展趋势主要表现在以下几个方面:(1)针对混凝土材料的损伤模型的应用研究。
目前大多数混凝土损伤模型的提出从理论上解释了某些现象,在理论框架内取得了很大的进展,但是理论研究和实际应用之间还存在着一定的距离,因此,损伤力学在混凝土结构如大坝、桥梁中的应用研究日益引起了人们的重视。
(2)损伤力学和断裂力学的结合及他们的联合应用研究。
损伤力学和断裂力学都属于破坏力学的范畴,两者各有不同又相互关联,因此混凝土领域断裂力学和损伤力学的衔接理论和方法的研究显得日益突出。
(3)混凝土材料宏观变形响应和损伤细观演化之间的关联研究。
固体力学损伤理论的发展主要是沿着细观力学和连续唯象理论这两个分支•细观力学主要是探索材料内部损伤的形态和演化过程,但其与宏观现象脱离而难以反映细观损伤对宏观力学性能的影响;连续唯象理论则虽然能够描述损伤的宏观表现及其材料力学性能的影响,但却不能揭示细观层次上的损伤形态和演化发展。
损伤力学应用于混凝土、岩石等脆性固体材料的研究起步较晚,其损伤模型大都是唯象的。
另外,混凝土损伤过程的细观机制又十分复杂,人们难以在力学模型上穷尽对其机制的力学描述,从这个意义上说,基于细观过程的宏观唯象本构模型的研究日显重要。
(4)混凝土结构层次上的损伤力学实验研究。
它既是损伤力学理论研究的基础又是应用研究能否得到推广的关键因素之一。
四、混凝土结构损伤的分类材料的变形和损伤是不可以分割的,因此按材料变形的性质和状况,可以将损伤分为以下几类:1•弹性损伤弹性损伤是由应力在弹性材料的作用中而产生的。
材料发生损伤后,没有明显的不可逆变形,所以又是脆弹性损伤。
如高强度混凝土、岩石等材料产生的损伤。
2.弹塑性损伤弹塑性材料中由应力作用而引起的损伤。
材料损伤时,同时产生残余变形。
如中强度混凝土、复合材料等工程材料出现的损伤。
3.循环损伤这类损伤由应力的重复而引起的,并为循环次数的函数。
根据应力水平的不同,又可以分低周疲劳损伤和高周疲劳损伤。
4.徐变损伤材料在蠕变的过程中产生的损伤,有时也称为粘塑性损伤。
在给定温度下,这类损伤是时间的函数。
对于混凝土而言,即使在常温下,恒定的应力会引起徐变而产生损伤。
5.动力损伤也称剥落损伤。
在冲击荷载和高速荷载作用下产生的弹性损伤和弹塑性损伤。
五、如何确定混凝土的裂缝损伤(1)通过肉眼、显微镜、一射线等观察;(2)用光弹贴片法、应变片法及全息照像法等观测,(3)测定混凝土的体积变化(4)测定通过混凝土的弹性波的速度变化,(5)检测混凝土破坏的噪音(6)测定混凝土电阻率的变化(7)通过混凝土结构组织的模型试验观察六、混凝土损伤的研究方法由于损伤场的形成实质上是材料细微观的变异,因此要了解损伤的成因和其微结构形态和特征,同时必须使用细观理论和材料学的方法。
故混凝土结构损伤的研究方法大致可以分四种:宏观方法、细观方法、微观方法、统计学方法,另外宏、细、微观相结合的方法也产生并得到发展。
(1).宏观方法宏观方法也称唯象学方法。
它是从材料的宏观现象出发并模拟宏观的力学行为。
方法的核心是在本构关系中引入损伤变量,采用带有损伤变量的本构关系来真实的描述受损材料的宏观同和用来描述损伤场的变量不同,从而有可能得到不同种描述损伤演化的方程。
宏观方法由于是从宏观现象出发并模拟宏观力学行为,所以方程及其参数的确定往往是半经验半理论的,其研究的结果也可直接的用来分析实际情况,有明确的物理意义。
缺陷是不能从细、微观结构层次上弄清楚损伤的形态和变化。
但是这种方法考虑的因素相对简单,便于建立方程,可以满足工程需要。
(2)微观方法主要从微观的角度来研究材料微结构(微裂纹和微孔洞)的形态和变化及其对材料宏观力学性能的影响。
研究损伤演变的物理机制,对建立宏观唯象学的力学模型是十分必要的。
透镜、扫描电镜的发明和近代实验力学方法、手段的发展使得人们可以从分子或原子的微观尺度去观察损伤的物理现象。