多亚层柔性节点模型及其在双材料4ENF试件界面分析中的应用

提出了多亚层柔性节点模型用于分析双材料裂纹尖端的应力和变形。该模型考虑了胶层的变形,各亚层视为独立的剪切变形梁,采用两个界面柔度系数考虑界面应力对各亚层界面变形的影响,界面变形包括双材料界面和胶层的变形。通过对FRP-混凝土末端切口四点弯试件(Four-point bending end-notched flexure specimen,简称4ENF)进行界面分析,并与其他模型和有限元分析对比表明:刚性节点模型忽略了裂纹尖端的应力和变形集中,只能粗略地估计构件的整体变形和界面应力;半刚性节点容许裂纹尖端的转动,对裂纹尖端的变形估计优于刚性节点模型,但精度依然不高;多亚层柔性节点模型反映了裂纹尖端的应力和变形集中,与数值分析结果吻合很好,该研究对进行双材料结构的工程设计具有理论指导和参考价值。     

基于纳米压痕试验的混凝土微观耐久性表征

利用纳米压痕和扫描电镜研究了不同冻融循环下混凝土的微观性能,揭示了冻融循环所导致混凝土退化的机理．纳米压痕结果显示,混凝土浆体的压痕模量与硬度的相关系数很大,并且都不满足正态分布．本文利用核密度估计来计算浆体微观性能的概率密度函数．根据浆体和骨料的性能差异,用阶跃函数来拟合界面过渡区的微观力学性能,同时利用扫描电镜观察界面过渡区的形貌．采用以上两种方法研究不同冻融循环下的混凝土,发现在不同的尺度下,冻融循环对混凝土的影响不同：在纳米尺度下,由于水的参与,高密度水凝胶会进一步形成;而在微米尺度下,由于冻融循环中水结冰膨胀和材料多相性,微裂纹进一步扩展,导致断裂能量降低,混凝土表现出宏观退化．     

复合板旋转约束刚度推导及箱型结构屈曲分析

基于结构稳定性理论,推导出正交各向异性纤维树脂增强复合材料箱型结构各板连接处旋转约束刚度的近似表达式．与以往的经验公式相比,考虑了材料的正交各向异性和截面尺寸的影响．通过对箱型结构的正交各向异性比、截面属性以及纵横比对旋转约束刚度的影响进行参数研究,验证了旋转约束刚度新公式的精确性和适用范围．通过比较采用不同近似表达式得到的结果与有限元计算结果的对比,表明本文的旋转约束刚度新公式可以更精确地用来计算箱型结构的临界屈曲载荷．     

弹性约束正交各向异性板屈曲精度改进分析

对单轴压缩下受载边处于简支边界约束非受载边处于竖向及旋转弹性边界约束的正交各向异性矩形板的屈曲问题进行了精度改进的理论研究.在运用瑞利-里兹法进行理论推导中,确保了形函数同时精度满足力边界约束和位移边界约束,从而获得了具有较高精度(与有限元对比,误差小于1%)的闭合形式解析解及常用于工程分析设计的显式公式.这些结果可用于判别单轴压缩下竖向及旋转弹性边界约束正交各向异性矩形板的屈曲承载能力,进而应用到复合材料薄壁结构的局部稳定性前期分析设计中.     

基于应力波传播机理的混凝土无损检测研究综述

混凝土结构在基础设施中应用广泛,但环境与荷载导致材料和结构的老化损伤问题,势必影响材料性能及耐久性和结构完整性及安全性．构建有效的混凝土材料性能评估和结构损伤识别体系是当前研究热点．现有研究因对应力波传播机理不深入理解、损伤定位定量模型理想化、损伤形式简化等问题仍存在局限性．因此,开发普适全面、稳定可靠的无损检测系统,对在建或既有混凝土结构服役状况进行长期、实时跟踪,具有重要学术意义和工程应用价值．本文结合混凝土无损检测领域的国内外研究现状及进展,从智能压电材料振动机理研究、混凝土无损检测方法发展、基于应力波的无损检测研究进展这三个逻辑层面,即按照研究手段到研究方法再到具体研究方案的顺序,循序渐进地对混凝土材料性能评估和结构损伤识别的研究进行了成果总结和方法提炼;基于此进一步概述了该领域所存在的瓶颈问题、研究重难点,最后提出了针对这些局限性的混凝土无损检测研究展望．     

Interaction between cracks and effect of microcrack zone on main crack tip

Mechanism interaction between cracks with different orientation angles is analyzed based on the principle of superposition and a flattening method. It is found that the maximum interaction effect does not occur when the microcrack is along the direction parallel or perpendicular to the principal tensile stress, which is different from the conclusion drawn by Ortiz （1987）. The mechanism of microcrack generation and the effect of the microcrack zone on the main crack tip are studied. It is concluded that the microcrack zone has effect on the main crack tip, which increases with the increase of microcrack density and length.     

混凝土压缩破坏的数字图像相关研究

采用数字图像相关(DIC)方法研究了混凝土材料的压缩破坏。在压缩实验前，将混凝土外表层切除，裸露的细观形貌可以作为DIC技术中的自然散斑场。采用高分辨CCD进行表面图像采集，通过DIC技术处理后可以获得压缩破坏过程中的应变场分布。两端无约束的混凝土压缩破坏符合第二强度理论(最大拉应变强度理论)，因此本文分析了混凝土压缩...     

近场动力学在断裂力学领域的研究进展

近场动力学采用非局部积分计算节点内力, 利用统一数学框架描述空间连续与非连续, 避免了非连续区局部空间导数引起的应力奇异, 数值上具有无网格属性, 可自然模拟材料结构的断裂问题. 本文概述了近场动力学的弹性本构力模型, 系统介绍了近场动力学临界伸长率、临界能量密度以及材料强度相关的键失效准则. 详细介绍了近场动力学在断裂力学领域的研究进展, 包括断裂参数能量释放率与应力强度因子的求解、J积分、混合型裂纹、弹塑性断裂、黏聚力模型、动态断裂、材料界面断裂以及疲劳裂纹扩展等. 最后讨论了断裂问题近场动力学研究的发展方向.      

局部损伤复合材料层合板的振动分析

本文采用了一种改进方法对局部损伤复合材料层合板进行了振动分析,将复合材料板中的损伤模拟为局部刚度的削减,并取三个损伤因子来刻画损伤的特性．利用高阶摄动法对其自由振动方程进行求解,主要计算了损伤板的自然振动频率和振动模态．相较于一阶摄动展开法,该方法在计算局部较大损伤问题中具有更高的准确度和敏感度．最后对损伤问题进行了参数研究,分析了不同的损伤因子（包括局部损伤程度、方向、面积大小）对板自由振动频率的影响．该方法为二维板局部损伤检测提供了有效精确的理论依据,并为损伤的定量评价提供了一种思路．     

裂纹间作用机制探讨及微裂纹区对主裂纹的作用效应研究

采用迭加原理和Kachanov提出的简化方法,研究了裂纹间的相互作用机理,分析了不同裂纹布置形式所产生的增强或屏蔽效应,发现当微裂纹沿着或垂直于最大拉应力方向布置时都不产生最大的作用效应,这有别于Ortiz的结论．还探讨了混凝土类材料的微裂纹的产生机制及微裂纹区对主裂纹尖端产生的作用效应,得出微裂纹区对主裂纹是起增强的作用,增强程度随微裂纹密度和微裂纹长度的增大而增大的结论．