混凝土的断裂..ppt

混凝土断裂力学
王海龙
浙江大学建工学院结构工程研究所
断裂力学基本知识
混凝土断裂力学
断裂造成的结构失效
火车的车轮、轮轴和挂钩的断裂
船体的断裂(二战中的自由号,Glomar Java游船)
飞机机体的断裂(日本波音747舱壁疲劳断裂造成的空难惨案)
土木工程:
美国Sliver大桥的断裂
核反应堆管道系统的裂纹扩展
混凝土大坝的裂缝与渗漏(奥地利柯恩布莱因双曲拱坝,美国Dworshak重力坝等)
一. 断裂力学基本知识
1. LEFM (线弹性断裂力学) 基础:
断裂力学是30年来发展起来的一门新兴学科,主要研究带裂缝固体的强度和裂缝传播的规律,与强度理论最大的不同是认为物体中存在缺陷。我们知道,玻璃的实际强度和理论强度有较大的差别,早在1920年Griffith就建立了裂缝扩展的能量平衡判据,加入了一项表面能(与裂缝大小有关),较好地解释了实际强度与理论强度的差别,1955年和1957年Irwin指出,能量观点相当于一种应力场强度观点,认为:当表示裂缝尖端应力场强弱度的应力强度因子K达到其临界值Kc(即材料的断裂韧度)时裂缝便失稳扩展。1962年Kaplan首先试探将断裂力学用于混凝土中。
1. LEFM (线弹性断裂力学) 基础:
⑴裂缝的类型
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1. LEFM (线弹性断裂力学) 基础:
(2) 裂缝的类型

I型-张开型 II型-滑开型 III型-撕开型
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1. LEFM (线弹性断裂力学) 基础:
(3) 裂缝前缘的应力场:
以I型为例(对无限大板中心裂纹情形):

式中: 为I型裂缝尖端的应力强度因子。,f(a,)为应力函数
1. LEFM (线弹性断裂力学) 基础:
类似地:

⑶应力强度因子的计算: (可查应力强度因子手册)
有多种方法,常用有限元法和边界元法求出,大致有:
△应力外推法
△位移外推法
△奇异单元法
△叠加法
叠加法
1. LEFM (线弹性断裂力学) 基础: