1“强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、破坏机理与数值方法
混凝土的破坏机理及其分析方法
混凝土的破坏机理及其分析方法一、前言混凝土是一种常用的建筑材料，具有耐久性、强度高等优点，在建筑、桥梁、水利等领域得到广泛应用。
然而，混凝土也存在一些缺陷和问题，如开裂、渗水、氧化等，这些问题可能会影响混凝土的使用寿命和安全性。
因此，研究混凝土的破坏机理及其分析方法具有重要意义。
二、混凝土的组成和性质混凝土是由水泥、水、骨料和掺合料等组成的一种人造石材。
其中，水泥是混凝土的胶凝材料，水是混凝土的溶剂，骨料是混凝土的骨架材料，掺合料是为了改善混凝土性能而添加的材料。
混凝土的性质受到多种因素的影响，如水泥类型、水灰比、骨料种类和配合比等。
一般而言，混凝土的强度、耐久性和变形性能是评价混凝土性能的主要指标。
三、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理可以分为两种类型：静态破坏和动态破坏。
静态破坏是指在静态荷载作用下，混凝土发生破坏。
动态破坏是指在动态荷载作用下，混凝土发生破坏。
1. 静态破坏静态破坏可以分为拉伸破坏和压缩破坏两种类型。
（1）拉伸破坏拉伸破坏通常发生在混凝土中心或边缘的梁状构件中。
在拉伸破坏过程中，混凝土的强度不断降低，最终导致梁的断裂。
拉伸破坏的机理主要有以下几种：1）混凝土的强度不足。
2）混凝土中存在裂缝或缺陷。
3）梁的跨度过大。
4）混凝土中使用了不合适的骨料或掺合料。
（2）压缩破坏压缩破坏通常发生在混凝土柱或墙等立体构件中。
在压缩破坏过程中，混凝土的强度不断降低，最终导致柱或墙的破坏。
压缩破坏的机理主要有以下几种：1）混凝土的强度不足。
2）混凝土中存在裂缝或缺陷。
3）柱或墙的长度过大。
4）混凝土中使用了不合适的骨料或掺合料。
2. 动态破坏动态破坏可以分为冲击破坏和疲劳破坏两种类型。
（1）冲击破坏冲击破坏通常发生在混凝土结构受到爆炸、地震等外力作用时。
在冲击破坏过程中，混凝土的强度瞬间降低，最终导致结构的破坏。
冲击破坏的机理主要有以下几种：1）混凝土的强度不足。
2）混凝土中存在裂缝或缺陷。
3）外力作用过大。
2005商霖-强冲击载荷下混凝土动态本构关系
混凝土材料配料比
由拉氏分析原理，根据路径线法编制计算程 序。 利用此程序， 对混凝土试件所测得的应力-时间 流场进行数值计算，得到了应变、比内能和比容等 力学参量，并用绘图软件绘制各力学参量之间的相 互关系曲线，分析混凝土材料在强冲击载荷下动态 本构特性。结果表明，在 200~300m/s 冲击速度范 围内，混凝土材料应变率响应范围为 10 4 ~ 10 5 / s 。 图 3 为 200m/s 冲击速度下混凝土材料应力-应变关
为损伤因子且 0 ≤ D ≤ 1 ，当 D = 0 时，表示材料无损 伤，当 D = 1 时，表示材料完全丧失承载能力。 Lemaitre 应 变 等 价 性 原 理 认 为 ： 损 伤 材 料 ( D ≠ 0 ) 在有效应力作用下产生的应变与同种材料 无损( D = 0 )时发生的应变等价。根据这一原理，受 损材料 ( D ≠ 0 ) 的任何应变本构关系可以从无损材 料( D = 0 )的本构方程来导出， 只要用损伤后的有效 应力来取代无损材料本构关系中的名义应力，即通 常所谓的 Cauchy 应力，由此可以得到混凝土材料 损伤型本构关系式： &) σ d = (1 − D)σ i (ε , ε 为材料无损伤时的应力。 3.1 损伤演化律 材料的破坏是以微裂纹、微空洞等损伤的产生 和演化为前导的，它们在客观上起某种弱化作用。 为了考虑材料内部微损伤所引起的弱化效应，此处 暂不涉及微损伤的具体机制而表观地用损伤因子
强冲击载荷下混凝土动态本构关系
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数值方法模拟高应变率下混凝土材料的动态响应， 没有提出可以利用的率型本构方程。 本文采用轻气炮动力试验装置在 200~300m/s 速度范围内冲击混凝土靶板，应变率响应范围达到
10 ~ 10 / s 。利用拉氏分析方法，合理分析试验数
混凝土破坏的原理与预测方法
混凝土破坏的原理与预测方法一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一，但在使用过程中会出现破坏现象。
混凝土破坏的原理和预测方法是建筑工程中一个重要的问题，本文将对此进行详细探讨。
二、混凝土破坏的原理1.混凝土内部结构混凝土由水泥、骨料和水按一定比例混合而成。
在混凝土内部，水泥胶体充满骨料的空隙，形成了一种三维网状结构，这种结构对混凝土的强度起到了重要作用。
2.混凝土受力情况混凝土作为建筑工程中的承重材料，常受到复杂的受力情况，例如重力荷载、水平荷载、温度变化等。
这些荷载会导致混凝土内部结构受到变形和破坏。
3.混凝土破坏的形式混凝土破坏的形式有很多种，例如拉伸破坏、剪切破坏、压缩破坏等。
不同形式的破坏对混凝土的强度和稳定性影响不同。
三、混凝土破坏的预测方法1.强度预测方法混凝土的强度是判断其破坏程度的一个重要指标。
强度预测方法可以通过试验或计算得出。
试验方法包括压力试验、拉力试验、弯曲试验等，计算方法包括有限元法、弹性理论等。
2.裂缝预测方法混凝土在受力情况下容易出现裂缝，裂缝预测方法可以在一定程度上预测混凝土的破坏情况。
裂缝预测方法包括应力分析法、位移分析法、离散元法等。
3.位移预测方法混凝土在受力情况下会产生变形，位移预测方法可以预测混凝土的变形程度。
位移预测方法包括有限元法、弹性理论、位移反演法等。
四、混凝土破坏的防治方法1.加强混凝土内部结构通过优化混凝土的配合比、增加钢筋等手段可以加强混凝土内部的结构，提高其抗压、抗拉、抗剪强度。
2.增加混凝土的厚度增加混凝土的厚度可以增加其抗压、抗拉、抗剪强度，从而提高其抗破坏能力。
3.加强混凝土与其他材料的连接混凝土与其他材料的连接部位容易出现破坏，加强连接部位可以提高混凝土的稳定性。
五、结论混凝土破坏是建筑工程中的一个重要问题，其破坏原理和预测方法对于工程质量的保障具有重要意义。
通过加强混凝土内部结构、增加混凝土厚度、加强混凝土与其他材料的连接等手段可以有效预防混凝土破坏。
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏一、1.1 钢筋混凝土结构简介钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构，它由钢筋和混凝土组成，具有很好的抗压、抗拉、抗弯等性能。
在强冲击作用下，钢筋混凝土结构可能会发生严重的动力破坏。
因此，研究钢筋混凝土结构的计算模型和动力破坏机理具有重要意义。
二、2.1 钢筋混凝土结构的损伤模式钢筋混凝土结构的损伤模式主要有两种：脆性断裂和韧性断裂。
脆性断裂是指在外力作用下，结构局部发生快速破裂，导致整个结构的破坏；韧性断裂是指在外力作用下，结构局部发生塑性变形，随着外力的继续作用，结构逐渐发生破坏。
三、2.2 钢筋混凝土结构的动力破坏机理钢筋混凝土结构的动力破坏机理主要包括以下几个方面：一是钢筋混凝土结构的初始损伤；二是外力的持续作用；三是结构内部的应力积累和释放；四是结构的局部屈曲和整体倒塌。
四、2.3 钢筋混凝土结构的计算模型为了研究钢筋混凝土结构的动力破坏机理，需要建立相应的计算模型。
目前，常用的钢筋混凝土结构计算模型有两类：一类是基于弹性理论的计算模型，如弹塑性力学模型；另一类是基于塑性理论的计算模型，如本构关系模型。
五、3.1 钢筋混凝土结构抗冲切性能研究抗冲切性能是衡量钢筋混凝土结构抵抗冲击荷载能力的重要指标。
为了提高钢筋混凝土结构的抗冲切性能，可以采用以下几种方法：一是增加钢筋的截面积；二是改善混凝土的抗冲击性能；三是采用预制构件和连接技术。
六、3.2 钢筋混凝土结构抗震性能研究抗震性能是衡量钢筋混凝土结构在地震作用下抵抗破坏能力的重要指标。
为了提高钢筋混凝土结构的抗震性能，可以采用以下几种方法：一是合理设计结构布局；二是选择合适的减震措施；三是采用加固技术和隔震技术。
七、3.3 钢筋混凝土结构耐久性研究耐久性是衡量钢筋混凝土结构使用寿命长短的重要指标。
为了提高钢筋混凝土结构的耐久性，可以采用以下几种方法：一是选择合适的材料；二是合理设计施工工艺；三是采用防腐和防护技术。
冲击荷载下混凝土破坏过程的数值模拟
冲击荷载下混凝土破坏过程的数值模拟
张德海;毛苏毅
【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(024)003
【摘要】目的探究冲击荷载作用下混凝土内部真实的破坏机理以及在不同应变率下混凝土强度随应变率的变化规律.方法基于离散单元法,采用细观二维梁-颗粒模型BPM(Beam-Particle Mode in Two Dimensions)模拟了三种不同应变率下混凝土材料的动态响应.结果从混凝土破坏图形可以看出.冲击荷载下混凝土的破坏过程实际上是混凝土内部的原生裂纹的激发、扩展、贯通直至整体结构的破坏.从混凝土应力-应变曲线可以看出.混凝土是率敏感性材料,其峰值应力和应变均随应变率的提高而增大.结论模拟结果和试验结果在达到峰值应力前的曲线基本吻合,说明梁-颗粒模型可以用来模拟混凝土在冲击荷载下的动态破坏,其结果是可靠和准确的.【总页数】4页(P389-392)
【作者】张德海;毛苏毅
【作者单位】沈阳建筑大学,土木工程学院,辽宁,沈阳,110001;沈阳建筑大学,土木工程学院,辽宁,沈阳,110001
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.4
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混凝土在冲击载荷下的破坏机理和防护设计
混凝土在冲击载荷下的破坏机理和防护设计一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其强度和耐久性都非常好，但在受到冲击载荷时容易发生破坏，给建筑物带来极大安全隐患。
因此，研究混凝土在冲击载荷下的破坏机理和防护设计具有重要意义。
二、混凝土在冲击载荷下的破坏机理1.冲击载荷的特点冲击载荷是指在极短时间内对物体施加的巨大力量，其特点是强度高、载荷时间短、载荷面积小、载荷方向复杂等。
2.混凝土的破坏模式混凝土在受到冲击载荷时，可能会出现以下几种破坏模式：(1)直接破坏：指混凝土在受到冲击载荷时，直接发生破坏，表现为混凝土表面出现裂缝和碎片。
(2)间接破坏：指混凝土受到冲击载荷时，由于其内部的应力分布不均匀，导致混凝土表面出现裂缝和碎片。
(3)剪切破坏：指混凝土在受到冲击载荷时，由于其内部的剪切应力过大，导致混凝土发生剪切破坏。
(4)压缩破坏：指混凝土在受到冲击载荷时，由于其受到的压缩应力过大，导致混凝土发生压缩破坏。
3.混凝土的破坏机理混凝土在受到冲击载荷时，其破坏机理主要有以下几个方面：(1)动态应力效应：冲击载荷的载荷时间短，导致混凝土内部应力分布不均匀，从而引起动态应力效应。
(2)弹塑性变形：混凝土是一种具有弹性和塑性特性的材料，受到冲击载荷时，其表现为弹性变形和塑性变形。
(3)惯性效应：冲击载荷在短时间内施加给混凝土，在惯性效应的作用下，混凝土内部出现动态应力，从而导致其破坏。
(4)破坏面形态：混凝土在受到冲击载荷时，其破坏面形态不规则，会引起混凝土表面的裂缝和碎片。
三、混凝土在冲击载荷下的防护设计混凝土在冲击载荷下容易发生破坏，因此需要采取相应的防护措施，下面介绍几种常见的防护设计方法：1.增加混凝土厚度：增加混凝土厚度可以增加其对冲击载荷的抵抗能力，从而减小破坏的可能性。
2.加固混凝土结构：通过在混凝土结构中加入钢筋等材料，可以提高其整体强度和稳定性，从而减小破坏的可能性。
3.采用防护层：在混凝土表层涂上防护层，可以提高其表面硬度和耐磨性，从而减小破坏的可能性。
混凝土受压破坏机理及分析方法
混凝土受压破坏机理及分析方法一、前言混凝土是一种常见的建筑材料，其用途广泛，应用范围包括建筑、道路、桥梁、水利工程等领域。
在混凝土结构设计和施工过程中，混凝土的受力性能是一个非常重要的考虑因素。
混凝土的受压破坏机理及分析方法是混凝土力学研究中的基础问题。
本文将对混凝土受压破坏机理及分析方法进行探讨。
二、混凝土受压破坏机理混凝土受压破坏机理是指混凝土在受压作用下发生破坏的原因和过程。
混凝土受压破坏机理主要包括以下几个方面：1.混凝土的本构关系混凝土是一种非线性材料，其本构关系在受压作用下表现为三阶段。
第一阶段为线性弹性阶段，此时混凝土的应力与应变成正比关系；第二阶段为非线性弹性阶段，此时混凝土的应力-应变关系呈现出非线性的特征，但应力与应变的增长率仍然保持一定的比例关系；第三阶段为非弹性阶段，此时混凝土的应力-应变关系呈现出明显的非线性特征，应力增长率急剧增加，直至混凝土破坏。
2.混凝土的微结构特征混凝土的微观结构由水泥基体、骨料和孔隙组成。
混凝土的强度主要由水泥基体和骨料的强度大小决定。
在混凝土受压作用下，水泥基体和骨料之间的界面发生剪切破坏，骨料的裂纹扩展导致混凝土的破坏。
3.混凝土的应力状态混凝土的应力状态主要包括三种形式：单轴压缩、双轴压缩和三轴压缩。
不同的应力状态下，混凝土的破坏形式和破坏机制也有所不同。
在单轴压缩状态下，混凝土的破坏形式为塑性破坏；在双轴和三轴压缩状态下，混凝土的破坏形式为脆性破坏。
4.混凝土的缺陷混凝土的缺陷主要包括孔隙和微裂缝。
孔隙和微裂缝会导致混凝土的强度降低，同时也会影响混凝土的变形特性和破坏形式。
三、混凝土受压破坏分析方法混凝土受压破坏分析方法是指通过数学模型和实验手段对混凝土受压破坏的过程进行分析和预测的方法。
混凝土受压破坏分析方法主要包括以下几种：1.塑性力学方法塑性力学方法是一种基于连续介质力学原理的数学模型分析方法。
通过假设混凝土为弹塑性材料，建立应力-应变关系的数学模型，从而预测混凝土在受压作用下的应力状态和破坏形式。
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏
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附件1：
“强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、
破坏机理与数值方法”重大项目指南
强冲击载荷具有短历时、高幅值以及变化剧烈等特征，强冲击载荷问题直接与材料、结构的动力学特征和破坏行为密切相关。
强冲击载荷下材料与结构的动态力学特性与破坏行为在国家战略需求中的重要作用亦越来越显著。
钢筋混凝土不但在土木工程领域有着广泛的应用，而且在国家安全方面的应用越来越广泛，其具有的非均质、各向异性、多组分的特性亦给动力学特性的研究带来困难。
本项目拟选取钢筋混凝土为主要研究对象，通过实验研究、理论分析和数值仿真相互结合，获取对强冲击载荷下钢筋混凝土特性和作用机理的认识和理解，为促进钢筋混凝土材料在国防和土木工程领域的应用提供科学支撑。
一、科学目标
以钢筋混凝土为主要研究对象，发展新型高速加载与测试技术，开展动高压加载实验和高速侵彻实验，建立强冲击载荷下钢筋混凝土材料的动态本构关系、高压状态方程和材料数据库，揭示钢筋混凝土结构的侵彻机理与破坏特征，发展相应的高精度三维多物质算法及软件，为推进强冲击载荷下材料与结构的动态力学行为研究提供新的理论、方法和模拟手段，提升我国在爆炸与冲击动力学领域的创新能力。
二、研究内容
（一）钢筋混凝土材料的动态力学性能及宏观本构关系。
发展新型大口径高速加载与测试技术，并结合Hopkinson杆和轻气炮等动高压加载手段对钢筋混凝土材料进行不同应变率范围的实验；钢筋混凝土材料及组分在动高压加载下的物理规律和破坏特征，以及强冲击载荷作用下材料失效与内部细观结构的变化规律；计及应变率效应、热效应与损伤演化规律的动态本构
关系、状态方程和材料数据库。
（二）钢筋混凝土结构的侵彻破坏机理。
强冲击载荷下钢筋混凝土结构动态破坏等的实验测试技术与表征方法；高速侵彻体对钢筋混凝土结构的深侵彻实验和侵彻机理，主要包括侵彻过程中钢筋混凝土结构的破坏过程和抗侵彻破坏能力以及侵彻体的结构响应、质量侵蚀等。
（三）强冲击载荷下结构力学行为的数值模拟方法与软件。
强冲击载荷下结构力学行为的三维高精度计算格式与多物质界面算法；高精度计算格式与界面算法的并行化策略与软件；软件的验证与确认。
三、资助期限5年（2014年1月至2018年12月）
四、资助经费1500万元
五、申请注意事项
1.申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。
2. 申请书的附注说明选择“强冲击载荷下钢筋混凝土的本构关系、破坏机理与数值方法”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
3.本项目由数理科学部负责受理。