混凝土裂缝问题论文提纲

论文题目：混凝土梁多裂缝数值模拟研究

摘要：随着经济的不断发展,混凝土这种经济耐用的材料越来越多的被使用,但是由于混凝土的自身材料属性的原因,在实际工程中的混凝土结构往往都是带缝工作的。裂缝也成为了混凝土结构的一个重要的安全隐患,所以国内外学者对混凝土裂缝问题进行了大量研究。随着断裂力学在混凝土断裂方面的应用,人们开始尝试利用有限元方法对混凝土的断裂问题进行研究,截止目前,已经取得了较多令人满意的成果,但是人们大多只研究单一混凝土裂缝,然而在实际的工程应用中,大多数的混凝土结构本身都带有多条裂缝,但目前人们对多裂缝的研究还比较匮乏,其主要原因在于多裂缝问题要比单一裂缝问题复杂的多,裂缝的扩展形式随机性较大,另外混凝土多裂缝结构的试验难度较大。于是本文针对混凝土多裂缝问题,通过利用数值模拟对其进行研究,主要工作如下:（1）在多裂缝方程的基础上,基于最小荷载准则对多条裂缝的真实“扩展”或“闭合”进行了分析;基于虚拟裂缝模型,通过对裂缝的双节点模型、裂缝扩展路径偏移进行研究。确定了本文的多裂缝数值模型。（2）本文进行了两组四裂缝混凝土梁的四点弯曲试验,通过改变混凝土试件上的主裂缝（即:开口长度最长的裂缝）的位置,得到了试件的不同的破坏形态及破坏荷载。同时还进行了混凝土抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、轴心抗压试验、弹性模量以及楔入劈拉试验,为后续的数值模拟奠定了基础。（3）本文利用Fortran有限元程序对混凝土梁多裂缝模型进行了数值模拟,得到了多裂缝梁的破坏形式、破坏荷载及多裂缝的开裂顺序等。通过改变数值模型的网格精度进行分析,得出当网格精度满足计算要求时,多裂缝数值模型对网格精度的敏感性不强;通过建立不同的裂缝模型,基于多裂缝相互作用系数,对多裂缝之间的相互作用关系进行了分析。并将数值模拟结果与试验结果进行分析和对比,得到混凝土梁的破坏荷载基本一致,破坏形式和裂缝扩展路径大体吻合,验证了本文的数值模拟的准确性。

关键词：混凝土梁;多裂缝;断裂模型;虚拟裂缝模型;数值模拟

学科专业：水利水电工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 混凝土断裂力学的产生和发展

1.3 混凝土断裂问题的国内外研究现状

1.4 论文的主要内容

第二章 混凝土断裂模型

2.1 裂缝类型

2.2 虚拟裂缝模型

2.3 混凝土软化曲线

2.4 本章小结

第三章 混凝土梁多裂缝数值模型

3.1 裂缝方程

3.2 多裂缝之间的相互作用系数

3.3 双节点模型及裂缝路径偏移

3.4 多裂缝数值模型

3.5 本章小结

第四章 混凝土断裂试验

4.1 试验的基本情况

4.2 混凝土抗压强度试验

4.3 混凝土劈裂抗拉强度试验

4.4 混凝土棱柱体轴心抗压强度与弹性模量试验

4.5 混凝土断裂能试验

4.6 预制多裂缝混凝土断裂试验

4.7 本章小结

第五章 数值模拟的结果分析与对比

5.1 混凝土梁多裂缝有限元模型

5.2 多裂缝模型对网格的敏感性

5.3 裂缝之间的相互作用关系

5.4 试验与数值模拟对比分析

5.5 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献