混凝土中的脆性破坏机理研究

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钢筋混凝土柱小偏心受压破坏特征

钢筋混凝土柱小偏心受压破坏特征一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑中最常见的结构形式之一，其具有高强度、高刚度和耐久性等优点。

在这种结构中，柱是承受垂直载荷的主要承载元件之一。

然而，在实际工程中，柱往往会受到一定的偏心载荷，这可能导致柱的破坏。

二、小偏心受压破坏模式当柱受到轴向压力时，如果其载荷作用点与柱轴线不重合，则称其为偏心受压。

当偏心距离较小时，柱仍然可以承受较大的压力。

但是，在偏心距离较大时，柱将出现小偏心受压破坏。

小偏心受压破坏是指当柱轴与载荷作用线不重合时，发生在钢筋混凝土圆形截面或近似圆形截面的柱中的一种破坏模式。

在这种情况下，由于轴向拉应力和弯曲应力的共同作用，混凝土将发生脆性破坏。

三、小偏心受压破坏特征小偏心受压破坏的特征是柱的弯曲应力和轴向拉应力共同作用，导致混凝土发生脆性破坏。

具体特征如下：1. 柱的侧面出现沿箭头方向的裂缝，这些裂缝呈径向分布。

2. 在裂缝处，混凝土表面出现细小的鳞片状剥落。

3. 柱顶部和底部出现轻微的弯曲变形。

4. 当载荷增加时，柱会发生突然失稳并产生不可逆性塑性变形。

5. 在柱顶部和底部附近，钢筋可能会被拉断或弯曲。

四、小偏心受压破坏机理在小偏心受压破坏中，主要机理是由于混凝土受到轴向拉应力和弯曲应力共同作用而导致其发生脆性破坏。

当柱受到偏心载荷时，由于载荷作用点与柱轴线不重合，在柱截面上将会形成一对剪切力和一对弯矩。

这些力和弯矩将导致柱的侧面发生剪切应力和弯曲应力。

在柱的侧面，由于受到剪切应力的作用，混凝土将会出现裂缝。

同时，由于受到弯曲应力的作用，混凝土将会发生脆性破坏。

这种破坏模式与纯轴向受压破坏不同，因为在纯轴向受压破坏中，混凝土是在压缩状态下发生破坏的。

五、小偏心受压破坏相关因素小偏心受压破坏与多种因素有关，包括载荷大小、偏心距离、截面形状和钢筋配筋等。

1. 载荷大小：当载荷增加时，柱顶部和底部附近的混凝土将会承受更大的拉应力和弯曲应力，从而导致柱更容易发生小偏心受压破坏。

超高性能混凝土(UHPC)动态损伤机理综述

2021 No.4April2021年第4期4月混凝土与水泥制品CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 超高性能混凝土 (UHPC 冤动态损伤机理综述吴永魁，姚一鸣(东南大学土木工程学院，江苏南京210000)摘要：总结分析了超高性能混凝土(UHPC )现有研究成果，综述了其超高性能机理、单调拉伸和循环荷载下的本构关系、低周期疲劳状态下的损伤过程及微观损伤机理等，并对未来的研究方向提出了建议。

关键词：超高性能混凝土；协同效应；本构关系；微观机理中图分类号:TU528.31文献标识码:A doi:10.19761/j.1000-4637.2021.04.001.06Review of Dynamic Damage Mechanism of Ultra-high Performance ConcreteWU Yong-kui, YA O Yi-ming(School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210000, China)Abstract: Based on the summary and analysis of the research works of UHPC, the ultra -high performancemechanism of UHPC, the constitutive relation under monotone tensile and cyclic loads, the damage process under lowcycle fatigue and the microscopic damage mechanism were summarized. Some suggestions for the future research direction were also provided.Key words: Ultra-high performance concrete; Synergistic effect; Constitutive relation; Microscopic mechanism0前言普通混凝土脆性大、抗拉强度低，尤其是在动态荷载下抗裂性能差，难以满足当今建筑对安全性及耐久性的要求。

混凝土的脆性断裂原理

混凝土的脆性断裂原理一、引言混凝土是广泛应用于建筑、桥梁、水利工程等领域的一种重要材料。

然而，在实际应用中，混凝土经常会出现脆性断裂，导致结构的破坏。

因此，深入研究混凝土的脆性断裂原理，对于提高混凝土结构的安全性和可靠性具有重要的意义。

二、混凝土的基本性质混凝土是由水泥、砂、石和水等原材料按照一定的比例混合而成的一种复合材料。

混凝土具有以下基本性质：1.强度高：混凝土的强度通常是指其抗压强度，一般在20~50MPa之间。

2.耐久性好：混凝土具有较好的耐久性，可以抵抗氧化、腐蚀等化学侵蚀。

3.可塑性强：混凝土可以在一定限度内发生塑性变形。

4.重量大：混凝土的密度较大，一般在2.3~2.5g/cm³之间。

5.初始弹性模量低：混凝土的初始弹性模量比较低，一般在20~40GPa之间。

6.材料非均质性强：混凝土是由水泥、砂、石等不同性质的材料混合而成，因此其材料非均质性较强。

三、混凝土的断裂形式混凝土的断裂形式可以分为两种，分别是韧性断裂和脆性断裂。

1.韧性断裂：当混凝土受到外力作用时，会先发生微裂纹，然后慢慢扩展，最后形成明显的裂缝。

在这个过程中，混凝土会发生较大的变形，但是结构并不会失效。

这种断裂形式称为韧性断裂。

2.脆性断裂：当混凝土受到外力作用时，裂纹会很快扩展，最终导致结构的失效。

这种断裂形式称为脆性断裂。

四、混凝土的脆性断裂原理混凝土的脆性断裂是由于混凝土的材料非均质性和应力状态的不均匀性引起的。

当混凝土受到外力作用时，应力会在混凝土中产生不均匀分布，强度较低的部分会很快达到破坏点并导致裂缝的扩展。

在这个过程中，混凝土的破坏主要表现为以下三个阶段：1.微裂纹阶段：当混凝土受到外力作用时，会产生微裂纹。

微裂纹的产生是由于混凝土内部的材料非均质性和应力状态的不均匀性所引起的。

2.扩展阶段：微裂纹会随着外力的不断增大而扩展。

在这个过程中，裂缝的扩展速度会逐渐加快，直到扩展到一定程度，混凝土就会发生失效。

轻质高强混凝土脆性特征及增韧机理

轻质高强混凝土脆性特征及增韧机理谢玉霞（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）【摘要】混凝土材料是人类应用最广泛的建筑材料，其固有缺点是自重大与脆性突出，改善混凝土的脆性、实现混凝土的减重及强化性能，是提高混凝土材料使用效能，节约建筑材料资源与能源的最有效技术途径之一，也是混凝土材料科学基础理论研究与应用技术开发的主要目标。

本文采用显微机械原理和分析方法来研究轻骨料混凝土的断裂力学。

数值模拟分析和实验验证证明轻骨料混凝土的脆性机制。

在此基础上，提出轻质高强混凝土韧化设计方法，系统研究了高韧性轻质高强混凝土的配比优化设计方法。

【关键词】轻集料；轻质混凝性机理；断裂行为；增韧技术1前言钢筋混凝土是目前世界上应用最为广泛的建筑材料，但是其结构仍旧存在着自重大、承载力较低、脆性高、施工复杂、难进行修复加固以及早期容易开裂的缺点。

随着混凝土强度的进一步提高，其高脆性化的特征也越来越显著，这一矛盾限制了混凝土的发展与应用。

如何在保证混凝土强度的前提下解决其高脆性的问题成为现代高强混凝土应用研究的重点。

轻集料混凝土相对于普通混凝土具有轻质高强、隔热蓄温效果优良、抗震性能好等优点。

将各类纤维与纤维类材料加入轻集料混凝土中对其进行改性有利于提升混凝土的性能。

为探索改性轻集料混凝土抗压强度的微观机理与宏观效果，本试验将通过向轻集料混凝土中添加不同纤维添加剂用以改善混凝土的物质组成，以期提高其物理力学性能，并采用微观观测与力学性能试验等手段从微观和宏观两个层面研究其作用机制和性能特征。

2试验方案2.1试验原材料研制高性能填充。

轻集料混凝土应主要考虑低密度、高强度、大流动性和一定膨胀性，本部分从密度控制、强度控制、易性控制和硬化变形控制4个方面考虑。

由此确定原材料及其配比如下：2.1.1试验原材料的选定强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；最大粒径不大于20mm，针片状颗粒含量小于5%，含泥量小于0.5%，泥块含量小于0.2%的连续级配的碎石；细度模数为1.84，含泥质量分数为1.75%，质量好的天然河砂；多元羧酸减水剂，要求水还原率为20.6%，固体含量在33%和35%之间。

混凝土细观力学研究进展及评述

混凝土细观力学研究进展及评述马怀发陈厚群黎保琨展，在细观层次上利用数值方法直接模拟混凝土试件或结构的裂缝扩展过程及破坏形态，直观地反映出试件的损伤破坏机理引起了广泛的注意。

近十几年来，基于混凝土的细观结构，人们提出了许多研究混凝土断裂过程的细观力学模型，最具典型的有格构模型（Ｌａｔｔｉｃｅｍｏｄｅｌ）、随机粒子模型（Ｒ跚ｄｏｍｐａｒｔｉｃｌｅ啪ｄｅｌ）‘掣ＭｏｈａｍｅｄＡＲ【引等提出的细观模型、随机骨料模型（Ｒａｎｄｏｍａｇｇｌｌｅｇａｔｅｍｏｄｅｌ）及唐春安等人心８’２引提出的随机力学特性模型等。

这些模型都假定混凝土是砂浆基质、骨料和两者之间的粘结带组成的三相复合材料，用细观层次上的简单本构关系来模拟复杂的宏观断裂过程。

另外，文献［３０～３２］根据混凝土材料特性与分形维数的相关关系，运用分形方法定量描述了混凝土的损伤演化行为。

４．１格构模型格构模型将连续介质在细观尺度上被离散成由弹性杆或梁单元连结而成的格构系统，如图２。

每个单元代表材料的一小部分（如岩石、混凝土的固体基质）。

网格一般为规则三角形或四边形，也可是随机形态的不规则网格。

单元采用简单的本构关系（如弹脆性本构关系）和破坏准则，并考虑骨料分（ａ）格构杼件网络（ｂ）格构杆件属性布及各相力学特性分布的随机性。

计算时，图２格构模型在外载作用下对整体网格进行线弹性分析，计算出格构中各单元的局部应力，超过破坏阈值的单元将从系统中除去，单元的破坏为不可逆过程。

单元破坏后，荷载将重新分配，再次计算以得出下个破坏单元。

不断重复该计算过程，直至整个系统完全破坏，各单元的渐进破坏即可用于模拟材料的宏观破坏过程。

格构模型思想产生于５０多年前，当时由于缺乏足够的数值计算能力，仅仅停留在理论上。

２０世纪８０年代后期，该模型被用于非均质材料的破坏过程模拟ｎ８瑚’２１’３３。

６］’。

后来，ｓｃｈｌａｎｇｅｎＥ等人汹’２１’”“３将格构模型应用于混凝土断裂破坏研究，模拟了混凝土及其它非均质材料所表现的典型破坏机理和开裂面的贯通过程。

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。

混凝土或其他脆性材料的塑性破坏

Damaged plasticity model for concrete and other quasi-brittle materialsProducts:Abaqus/Standard Abaqus/ExplicitThis section describes the concrete damaged plasticity model provided in Abaqus for the analysis of concrete and other quasi-brittle materials. The material library in Abaqus also includes other constitutive models for concrete based on the smeared crack approach.These are the smeared crack model inAbaqus/Standard,described in “Aninelastic constitutive model for concrete,”Section 4.5.1, and the brittle cracking model in Abaqus/Explicit, described in “A cracking modelfor concrete and other brittle materials,” Section 4.5.3.stiffness recovery effects during cyclic loading; andrate sensitivity, especially an increase in the peak strength with strain rate.The plastic-damage model in Abaqus is based on the models proposed by Lubliner et al.(1989)and by Lee and Fenves(1998).The model is described in the remainder of this section.An overview of the main ingredients of the model is given first,followed by a more detailed discussion of the different aspects of the constitutive model.Overviewwhere is the total strain rate,is the elastic part of the strain rate, and is the plastic part of the strain rate.Stress-strain relationsThe stress-strain relations are governed by scalar damaged elasticity:where is the initial (undamaged)elastic stiffness of the material;is the degraded elastic stiffness; and d is the scalar stiffness degradation variable, which can take values in the range from zero (undamaged material) to one (fully damaged material). Damage associated with the failure mechanisms of the concrete (cracking and crushing) therefore results in a reduction in the elastic stiffness. Within the context of the scalar-damage theory, the stiffness degradation is isotropic and characterized by a single degradation variable,d.Following the usual notions of continuum damage mechanics, the effective stress is defined asThe Cauchy stress is related to the effective stress through the scalar degradation relation:For any given cross-section of the material,the factor represents the ratio of the effective load-carrying area (i.e., the overall area minus the damaged area) to the overall section area. In the absence of damage,,the effective stress is equivalent to the Cauchy stress, .When damage occurs, however, the effective stress is more representative than the Cauchy stress because it is the effective stress area that is resisting the external loads. It is, therefore, convenient to formulate the plasticity problem in terms of the effective stress.As discussed later,the evolution of the degradation variable is governed by a set of hardening variables, , and the effective stress; that is, .Hardening variablesas described later in this section.Microcracking and crushing in the concrete are represented by increasing values of the hardening variables.These variables control the evolution of the yield surface and the degradation of the elastic stiffness.They are also intimately related to the dissipated fracture energy required to generate micro-cracks.Yield functionThe yield function, , represents a surface in effective stress space, which determines the states of failure or damage. For the inviscid plastic-damage modelThe specific form of the yield function is described later in this section.Flow rulePlastic flow is governed by a flow potential G according to the flow rule:where is the nonnegative plastic multiplier. The plastic potential is defined in the effective stress space.The specific form of the flow potential for the concrete damaged plasticity model is discussed later in this section.The model uses nonassociated plasticity,therefore requiring the solution of nonsymmetric equations.SummaryIn summary, the elastic-plastic response of the concrete damaged plasticity model is described in terms of the effective stress and the hardening variables:where and F obey the Kuhn-Tucker conditions:The Cauchy stress is calculated in terms of the stiffness degradation variable, , and the effective stress asThe constitutive relations for the elastic-plastic response,Equation 4.5.2–1, aredecoupled from the stiffness degradation response,Equation 4.5.2–2,which makes the model attractive for an effective numerical implementation. The inviscid model summarized here can be extended easily to account for viscoplastic effects through the use of a viscoplastic regularization by permitting stresses to be outside the yield surface.Damage and stiffness degradationThe evolution equations of the hardening variables and are conveniently formulated by considering uniaxial loading conditions first and then extended to multiaxial conditions.Uniaxial conditionsIt is assumed that the uniaxial stress-strain curves can be converted into stress versus plastic strain curves of the formUnder uniaxial loading conditions the effective plastic strain rates are given asAs shown in Figure 4.5.2–1, when the concrete specimen is unloaded from any point on the strainsoftening branch of the stress-strain curves, the unloading response is observed to be weakened:The effective uniaxial cohesion stresses determine the size of the yield (or failure) surface.Uniaxial cyclic conditionsThe concrete damaged plasticity model assumes that the reduction of the elastic modulus is given in terms of a scalar degradation variable, d, aswhere is the initial (undamaged) modulus of the material.where and are functions of the stress state that are introduced to represent stiffness recovery effects associated with stress reversals. They are defined according towhereThe evolution equations of the equivalent plastic strains are also generalized to the uniaxial cyclic conditions asThe evolution equations for the hardening variables must be extended for the general multiaxial conditions. Based on Lee and Fenves(1998) we assume that the equivalent plastic strain rates are evaluated according to the expressionswhere and are, respectively, the maximum and minimum eigenvalues of the plastic strain rate tensor andIf the eigenvalues of the plastic strain rate tensor () are ordered such that , the evolution equation for general multiaxial stress conditions can be expressed in the following matrix form:whereandElastic stiffness degradationThe plastic-damage concrete model assumes that the elastic stiffness degradation is isotropic and characterized by a single scalar variable, d:similar to the uniaxial cyclic case, only that and are now given in terms of the function as It can be easily verified that Equation 4.5.2–10for the scalar degradation variable is consistent with the uniaxial response.and .Yield conditionThe plastic-damage concrete model uses a yield condition based on the yield function proposed by Lubliner et al.(1989) and incorporates the modifications proposed by Lee and Fenveswhere and are dimensionless material constants;is the effective hydrostatic pressure;is the Mises equivalent effective stress;is the deviatoric part of the effective stress tensor ; and is the algebraically maximum eigenvalue of . The function is given asTypical experimental values of the ratio for concrete are in the range from 1.10 to 1.16, yielding values of between 0.08 and 0.12 (Lubliner et al., 1989).Let for any given value of the hydrostatic pressure with ; thenThe fact that is constant does not seem to be contradicted by experimental evidence (Lubliner et al., 1989). The coefficient is, therefore, evaluated asA value of , which is typical for concrete, givesLet for any given value of the hydrostatic pressure with ; thenTypical yield surfaces are shown in Figure 4.5.2–4 in the deviatoric plane and in Figure 4.5.2–5for plane-stress conditions.Figure 4.5.2–4 Yield surfaces in the deviatoric plane, corresponding to different values of .Figure 4.5.2–5 Yield surface in plane stress.Flow ruleThe plastic-damage model assumes nonassociated potential flow,The flow potential G chosen for this model is the Drucker-Prager hyperbolic function:where is the dilation angle measured in the p–q plane at high confing pressure;is the uniaxial tensile stress at failure; and is a parameter, referred to as the eccentricity, that defines the rate at which the function approaches the asymptote (the flow potential tends to a straight line as the eccentricity tends to zero). This flow potential, which is continuous and smooth, ensures that the flow direction is defined uniquely.The function asymptotically approaches the linear Drucker-Prager flow potential at high confing pressure stress and intersects the hydrostatic pressure axis at 90°.See “Modelsfor granular or polymer behavior,”Section 4.4.2,for further discussion of this potential.Because plastic flow is nonassociated, the use of the plastic-damage concrete model requires the solution of nonsymmetric equations.Viscoplastic regularizationHere is the viscosity parameter representing the relaxation time of the viscoplastic system and is the plastic strain evaluated in the inviscid backbone model.Similarly, a viscous stiffness degradation variable, , for the viscoplastic system is defined as where d is the degradation variable evaluated in the inviscid backbone model.The stress-strain relation of the viscoplastic model is given asIntegration of the modelThe model is integrated using the backward Euler method generally used with the plasticity models in Abaqus.A material Jacobian consistent with this integration operator is used for the equilibrium iterations.。

钢筋混凝土梁正截面的破坏形态

钢筋混凝土梁正截面的破坏形态钢筋混凝土梁是一种常见的结构构件，用于承载和传递荷载。

在受到荷载作用下，梁的正截面可能会发生破坏，破坏形态多种多样。

本文将以钢筋混凝土梁正截面的破坏形态为标题，展开阐述。

一、剪切破坏当梁的受剪荷载超过其抗剪承载力时，梁正截面会发生剪切破坏。

剪切破坏一般表现为沿剪切面形成的裂缝，裂缝呈倾斜45度角，从梁中性轴处开始向梁两端扩展。

当剪力继续增大时，裂缝将逐渐加宽，最终导致梁的破坏。

二、弯曲破坏弯曲破坏是指梁在受弯矩作用下，正截面发生破坏。

在受弯作用下，梁的上表面受压，下表面受拉，当受拉区域达到抗拉强度极限时，梁会发生弯曲破坏。

弯曲破坏的表现形式为梁上表面出现压碎破坏，下表面出现拉伸破坏。

破坏形态与弯矩的大小、梁截面形状和尺寸有关。

三、剪压破坏当梁的截面形状不规则或受到剪压荷载作用时，梁正截面可能会发生剪压破坏。

剪压破坏的表现为梁截面的一部分被剪压破坏，形成不规则的破碎区域。

剪压破坏主要发生在梁的支座附近或梁端部。

四、局部破坏当梁的截面受到集中荷载或局部荷载作用时，梁正截面可能会发生局部破坏。

局部破坏的表现形式多种多样，如梁截面发生压碎、剪切破坏或裂缝形成等。

局部破坏通常发生在荷载集中或应力集中的区域。

五、挤压破坏当梁在受到挤压荷载作用时，梁正截面可能会发生挤压破坏。

挤压破坏的表现为梁截面发生局部凹陷或崩塌，形成压碎区域。

挤压破坏通常发生在梁受到冲击荷载或非均匀荷载作用的情况下。

六、脆性破坏当梁的混凝土强度较高，钢筋的延性较低时，梁正截面可能会发生脆性破坏。

脆性破坏的表现为梁截面发生突然崩裂，无明显的变形和延展性。

脆性破坏通常发生在温度较低或受到冲击荷载作用的情况下。

钢筋混凝土梁正截面的破坏形态多样，包括剪切破坏、弯曲破坏、剪压破坏、局部破坏、挤压破坏和脆性破坏等。

了解和分析梁的破坏形态有助于设计和改进结构，提高梁的抗震性能和承载能力。

在实际工程中，应根据梁的受力情况和设计要求，合理选择梁的截面形状和尺寸，以及混凝土和钢筋的材料性能，以确保梁的正截面在荷载作用下不发生破坏。

混凝土的抗剪原理

混凝土的抗剪原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，具有良好的抗压性能，但其抗剪性能相对较弱。

因此，在混凝土建筑中，抗剪是一个重要的问题。

本文将从混凝土的力学性质、混凝土的抗剪破坏机理、混凝土的增强手段等方面，详细介绍混凝土的抗剪原理。

二、混凝土的力学性质混凝土是一种非均质材料，其力学性质具有以下特点：1. 强度不均匀：混凝土的强度不仅与材料本身的性质有关，还与试件的尺寸、形状、制备工艺等因素有关。

同一批混凝土试块的强度也存在一定的差异。

2. 弹性模量低：混凝土的弹性模量较低，通常只有钢筋的1/3到1/4左右。

这意味着混凝土在受到外力作用时，容易发生变形。

3. 脆性破坏：混凝土在受到大力作用时，容易发生脆性破坏，即在没有明显的预兆的情况下，突然发生破坏。

三、混凝土的抗剪破坏机理混凝土的抗剪破坏机理主要有以下几种：1. 剪切破坏：当混凝土受到剪应力时，由于混凝土的弹性模量较低，容易发生剪变形。

当剪应力达到一定值时，混凝土会发生剪切破坏。

2. 压剪破坏：在某些情况下，混凝土受到的剪应力同时伴随着压应力，这时就会发生压剪破坏。

在这种情况下，混凝土表现出的破坏模式与剪切破坏不同。

3. 剪拉破坏：在某些情况下，混凝土受到的剪应力同时伴随着拉应力，这时就会发生剪拉破坏。

在这种情况下，混凝土表现出的破坏模式也与剪切破坏不同。

4. 拉剪破坏：在某些情况下，混凝土受到的剪应力同时伴随着拉应力和压应力，这时就会发生拉剪破坏。

在这种情况下，混凝土表现出的破坏模式也与剪切破坏不同。

四、混凝土的增强手段为了提高混凝土的抗剪性能，可以采取以下增强措施：1. 加强钢筋配筋：在混凝土构件中加入钢筋和钢筋网，可以有效提高混凝土的抗剪性能。

钢筋可以承受混凝土的剪应力，从而减小混凝土的剪应力。

2. 增加混凝土强度：提高混凝土的强度可以有效提高其抗剪性能。

但要注意，在增加混凝土强度的同时，也会增加混凝土的脆性。

3. 加强混凝土与钢筋的粘结：混凝土与钢筋的粘结性能对混凝土的抗剪性能有重要影响。

混凝土的宏观与细观力学性能分析

混凝土的宏观与细观力学性能分析关于《混凝土的宏观与细观力学性能分析》，是我们特意为大家整理的，希望对大家有所帮助。

混凝土材料的宏观力学性能，主要源于其内部的微缺陷的萌生、扩展、交汇贯通等细观结构的变化过程，以下是一篇关于混凝土宏观力学性能探究的论文范文，供大家阅读借鉴。

引言混凝土，是一种由水泥石、骨料和二者之间的界面过渡区所构成的三相复合材料。

并且，各相之中由于天然或人工的因素而包含大量的初始微缺陷(微裂缝和微空洞等).故，混凝土的力学性能不可避免地由三相与微缺陷所共同决定。

然而，不仅混凝土材料复杂的宏观力学行为，让人们难于把握;而且，从宏观层次所进行的力学性能研究，也很难从根本上解释各种宏观力学行为。

于是，在细观层次上，对混凝土材料细观结构构成及其变化，进行现象规律等的试验统计、简化概括等的数值模拟、抽象升华等的理论分析等一系列研究，人们希望能够从中找到既能有效表征混凝土材料力学性能的模型，又能合理解释其复杂力学行为的理论。

也因此，混凝土细观力学研究，成为当前一个人们极为热衷的研究方向。

本试验介绍了混凝土宏细观力学性能及细观力学机理研究现状，总结了混凝土细观力学机理研究的不足之处，提出了混凝土力学性能与力学机理的“宏细统一，拉压同质，压拱拉裂”的研究思路与力学模型。

此研究思路与力学模型，有可能较好地统一混凝土宏观非线性力学行为与细观损伤演化过程，较好地解释混凝土在拉压应力、拉压循环应力等状态下力学行为的细观损伤机理(本质).1、混凝土宏观力学性能混凝土的宏观力学性能，主要有：不同加载方式下的力学性能，不同加载速率下的力学性能和不同构件尺寸的力学性能等。

下文简述前两者。

1.1不同加载方式下的力学性能混凝土在不同加载方式下的力学性能，主要表现为：σ-ε曲线特征方面、弹性模量方面、强度方面、应变或变形方面和单边效应方面等(表1).故分别概述混凝土各个方面的力学性能。

混凝土受损的原因分析

混凝土受损的原因分析混凝土是一种常用的建筑材料，具有很强的耐久性和承载能力。

在使用过程中，混凝土可能会受到各种因素的影响而导致受损，严重影响建筑物的使用寿命和安全性。

深入了解混凝土受损的原因是非常重要的。

本文将从物理因素、化学因素、环境因素和施工质量等方面分析混凝土受损的原因。

一、物理因素1. 结构设计不合理：混凝土结构受到外部力的作用时，不合理的结构设计会导致混凝土的受损。

梁柱节点处的受力比较集中，如果设计不合理，可能导致混凝土的开裂和破坏。

2. 外部荷载：外部荷载是指风载、雪载、地震等自然力作用于建筑结构上的荷载。

当外部荷载超过混凝土结构的承载能力时，就会导致混凝土受损。

3. 温度变化：温度变化是混凝土受损的重要因素之一。

由于混凝土的热胀冷缩系数比较大，当温度发生变化时，可能导致混凝土产生裂缝和变形。

二、化学因素1. 碱骨料反应：碱骨料反应是一种常见的混凝土受损原因。

当混凝土中的骨料与水泥中的碱金属氧化物起化学反应时，会产生胶凝物质，导致混凝土膨胀，产生裂缝。

2. 氯盐侵蚀：氯盐是一种常见的混凝土腐蚀物质，当混凝土结构处于潮湿环境中时，氯盐会渗入混凝土内部，破坏混凝土的内部结构，导致混凝土受损。

3. 酸碱腐蚀：在一些特殊的环境中，如酸雨、工业废气等的侵蚀下，混凝土的PH值会发生变化，导致混凝土产生化学变化和腐蚀，使其受损。

三、环境因素1. 潮湿环境：混凝土结构在潮湿的环境中易受到侵蚀和渗透，导致混凝土内部结构疲劳、膨胀和产生裂缝，进而导致混凝土受损。

2. 气候变化：气候变化是混凝土受损的重要因素之一，例如温度变化、降雨、冰雪等都会对混凝土结构造成一定的影响，导致混凝土受损。

3. 水汽渗透：当水汽渗透到混凝土内部时，会促进混凝土内部的化学反应，导致混凝土内部结构受损，降低混凝土的强度和耐久性。

四、施工质量1. 混凝土配合比不合理：混凝土配合比不合理，如水灰比过大、水泥品种不合适等，都会导致混凝土的质量不达标，容易引起混凝土受损。

混凝土的低应力脆性破坏与防治

ＡｂｔａｔＢｓｄＯｈｅｔｄｔｆｏｃｅｅｐｙｉｎｓｒｃ：ａｅｎｔｅｔｓａａｏｃｎｒｔｈｓｓａｄｃｍｅｈｎｃｂｈｖｏｎｈｕｈｒｎｉｅｉｚｅｐｒｎｅ，ｃａｉｅａｉｒａｄｔｅａｔｏ ’ ｅｇｒｒｘｅｉｃｓｓｓｍｎｅ
成的水化物体积比水化前矿物成份和水的总体积少，而使砬因内部水泥石的水化物间产生大小不同的内应力．且这种内应而
ｔｉＰｐｒｒｐｓｄｔｅｔｅｒｆｏｃｅｒｃｉｎｅｏｈｓａｅｏｏｅｈｈｏｙｏｃｎｒｔｃａｋｎｕｄｒｌｗｐｅｇ
由于砼材料具有许多宝贵的优点，在土术工程中得到广它
则引起细微裂纹．即使这种内应力未超过水化物问的结合力．那
幺也必然消弱它们间的结台力，速了受力后出现裂纹。之砬加总
力是随着水泥浆的数量（者单位水泥用量）或和砼建筑物的体积
的增加而增加。１２低应力脆性破坏．如果上述分析的种种收缩内应力大于水化物间的结台ｒｓｅ，。ｔｏｙｒｓ：ｏｃｅｅｓｅｓｓｃｎｒｌｔ
叉迅速水化，同时设有内应力的产生．这样我们将不但获得快硬高强砼，且还能防止砼出现低应力脆性破坏．证砼建筑物的而保

混凝土断裂力学原理

混凝土断裂力学原理一、引言混凝土断裂力学是研究混凝土在受力作用下发生裂纹、破坏的力学理论。

混凝土是一种脆性材料，其断裂力学特性具有一定的复杂性。

为了保障建筑物的安全，混凝土断裂力学的研究具有重要的意义。

二、混凝土断裂力学的基本概念1.混凝土的本构关系混凝土的本构关系是指混凝土在受力作用下的应力-应变关系。

混凝土的本构关系是非线性的，其应力-应变曲线可以分为三个阶段：线性弹性阶段、非线性弹性阶段和破坏阶段。

2.混凝土的破坏形式混凝土的破坏形式可以分为两种：拉伸破坏和压缩破坏。

在拉伸破坏过程中，混凝土会发生裂纹，裂纹的数量和长度会随着受力的增加而增加。

在压缩破坏过程中，混凝土会发生压缩变形，最终形成压缩裂缝。

3.混凝土的断裂力学参数混凝土的断裂力学参数是指反映混凝土抗裂能力的物理量。

常见的混凝土断裂力学参数包括抗拉强度、抗压强度、韧性、断裂韧度等。

三、混凝土断裂力学的研究方法1.试验方法试验方法是研究混凝土断裂力学的基础方法，常用的试验方法包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验等。

通过试验可以获得混凝土的断裂力学参数，为混凝土结构的设计提供依据。

2.数值模拟方法数值模拟方法是一种重要的研究混凝土断裂力学的手段。

常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法等。

数值模拟方法可以模拟混凝土在受力作用下的各种复杂变形和破坏形式，为混凝土结构的设计提供依据。

四、混凝土的拉伸破坏机理1.拉伸破坏的基本特征拉伸破坏是指混凝土在拉伸作用下发生裂纹并最终破坏的过程。

拉伸破坏的基本特征包括：裂纹的产生、裂纹的扩展、裂纹的联通和混凝土的破坏。

2.拉伸破坏的机理拉伸破坏的机理可以分为微观机理和宏观机理。

微观机理主要包括混凝土内部的微裂纹的扩展和聚集，宏观机理主要包括混凝土的应力状态和受力方式。

3.拉伸破坏的影响因素拉伸破坏的影响因素包括混凝土的强度、韧性、孔隙率、水胶比等。

其中，强度和韧性是影响混凝土抗拉强度的重要因素。

五、混凝土的压缩破坏机理1.压缩破坏的基本特征压缩破坏是指混凝土在压缩作用下发生压缩变形并最终形成压缩裂缝的过程。

混凝土或其他脆性材料的塑性破坏

1 / 7Damaged plasticity model for concrete and other quasi-brittle materialsProducts:Abaqus/Standard Abaqus/ExplicitThis section describes the concrete damaged plasticity model provided in Abaqus for the analysis of concrete and otherquasi-brittle materials. The material library in Abaqus also includes other constitutive models for concrete based on the smeared crack approach.These are the smeared crack model inAbaqus/Standard,described in “Aninelastic constitutive model for concrete,”Section 4.5.1, and the brittle cracking model in Abaqus/Explicit, described in “A cracking modelfor concrete and other brittle materials,”Section 4.5.3.stiffness recovery effects during cyclic loading; andrate sensitivity, especially an increase in the peak strength with strain rate. The plastic-damage model in Abaqus is based on the models proposed by Lubliner et al.(1989)and by Lee and Fenves(1998).The model is described in the remainder of this section.An overview of the main ingredients of the model is given first,followed by a more detailed discussion of the different aspects of the constitutive model.Overview2 / 7where is the total strain rate,is the elastic part of the strain rate, and is the plastic part of the strain rate.Stress-strain relationsThe stress-strain relations are governed by scalar damaged elasticity:where is the initial (undamaged)elastic stiffness of the material;is the degraded elastic stiffness; and d is the scalar stiffness degradation variable, which can take values in the range from zero (undamaged material) to one (fully damaged material). Damage associated with the failure mechanisms of the concrete (cracking andcrushing) therefore results in a reduction in the elastic stiffness. Within the context of the scalar-damage theory, the stiffness degradation is isotropic and characterized by a single degradationvariable,d.Following the usual notions of continuum damage mechanics, the effective stress is defined asThe Cauchy stress is related to the effective stress through the scalar degradation relation:For any given cross-section of the material,the factor represents the ratio of the effective load-carrying area (i.e., the overall area minus the damaged area) to the overall section area. In the absence of damage,,the effective stress is equivalent to the Cauchystress, .When damage occurs, however, the effective stress is more representative than the Cauchy stress because it is the effective stress area that is resisting the external loads. It is, therefore, convenient to formulate the plasticity problem in terms of the effective stress.As discussed later,the evolution of the degradation variable is governed by a set of hardening variables, , and the effective stress; that is, .Hardening variablesas described later in this section.Microcracking and crushing in the concrete are represented by increasing values of the hardening variables.These variables control the evolution of the yield surface and the degradation of the elastic stiffness.They are also intimately related to the dissipated fracture energy required to generate micro-cracks.3 / 7Yield functionThe yield function, , represents a surface in effective stress space, whichdetermines the states of failure or damage. For the inviscid plastic-damage modelThe specific form of the yield function is described later in this section. Flow rulePlastic flow is governed by a flow potential G according to the flow rule: where is the nonnegative plastic multiplier. The plastic potential is defined in the effective stress space.The specific form of the flow potential for the concrete damaged plasticity model is discussed later in this section.The model usesnonassociated plasticity,therefore requiring the solution of nonsymmetric equations.SummaryIn summary, the elastic-plastic response of the concrete damaged plasticity model is described in terms of the effective stress and the hardening variables:where and F obey the Kuhn-Tucker conditions:The Cauchy stress is calculated in terms of the stiffness degradation variable, , and the effective stress asThe constitutive relations for the elastic-plastic response,Equation4.5.2–1,aredecoupled from the stiffness degradation response,Equation 4.5.2–2,which makes the model attractive for an effective numerical implementation. The inviscid model summarized here can be extended easily to account for viscoplastic effects through the use of a viscoplastic regularization by permitting stresses to be outside the yield surface.Damage and stiffness degradationThe evolution equations of the hardening variables and are conveniently formulated by considering uniaxial loading conditions first and then extended to multiaxial conditions.Uniaxial conditions 4 / 7It is assumed that the uniaxial stress-strain curves can be converted into stress versus plastic strain curves of the formUnder uniaxial loading conditions the effective plastic strain rates are given asAs shown in Figure 4.5.2–1, when the concrete specimen is unloaded from any point on the strainsoftening branch of the stress-strain curves, the unloading response is observed to be weakened:The effective uniaxial cohesion stresses determine the size of the yield (or failure) surface.Uniaxial cyclic conditionsThe concrete damaged plasticity model assumes that the reduction of the elastic modulus is given in terms of a scalar degradation variable, d, aswhere is the initial (undamaged) modulus of the material.where and are functions of the stress state that are introduced to represent stiffness recovery effects associated with stress reversals. They are defined according towhereThe evolution equations of the equivalent plastic strains are also generalized to the uniaxial cyclic conditions asThe evolution equations for the hardening variables must be extended for the general multiaxial conditions. Based on Lee and Fenves5 / 7(1998) we assume that the equivalent plastic strain rates are evaluated according to the expressionswhere and are, respectively, the maximum and minimumeigenvalues of the plastic strain rate tensor andIf the eigenvalues of the plastic strain rate tensor () are ordered such that , the evolution equation for general multiaxial stress conditions can be expressed in the following matrix form:whereandElastic stiffness degradationThe plastic-damage concrete model assumes that the elastic stiffness degradation is isotropic and characterized by a single scalar variable, d:similar to the uniaxial cyclic case, only that and are now given in terms of the function as It can be easily verified that Equation4.5.2–10for the scalar degradation variable is consistent with the uniaxial response.and .Yield conditionThe plastic-damage concrete model uses a yield condition based on the yield function proposed by Lubliner et al.(1989) and incorporates the modifications proposed by Lee and Fenveswhere and are dimensionless material constants; is the effectivehydrostatic pressure; is the Mises equivalent effective stress;6 / 7is the deviatoric part of the effective stress tensor ; and is the algebraically maximum eigenvalue of . The function is given as Typical experimental values of the ratio for concrete are in the range from 1.10 to 1.16, yielding values of between 0.08 and 0.12 (Lubliner et al., 1989).Let for any given value of the hydrostatic pressure with ; thenThe fact that is constant does not seem to be contradicted by experimental evidence (Lubliner et al., 1989). The coefficient is, therefore, evaluated asA value of , which is typical for concrete, givesLet for any given value of the hydrostatic pressure with ; then Typical yield surfaces are shown in Figure 4.5.2–4 in the deviatoric plane and in Figure 4.5.2–5for plane-stress conditions.Figure 4.5.2–4 Yield surfaces in the deviatoric plane, corresponding to different values of .Figure 4.5.2–5 Yield surface in plane stress. Flow ruleThe plastic-damage model assumes nonassociated potential flow, The flow potential G chosen for this model is the Drucker-Prager hyperbolic function:where is the dilation angle measured in the p–q plane at highconfing pressure;is the uniaxial tensile stress at failure; and is a parameter, referred to as theeccentricity, that defines the rate at which the function approaches the asymptote (the flow potential tends to a straight line as the eccentricity tends to zero). This flow potential, which is continuous and smooth, ensures that the flow direction is defined uniquely.The function asymptotically approaches the linear Drucker-Prager flow potential at high confing pressure stress and intersects the hydrostatic pressure axis at 90°.See “Modelsfor granular or polymer behavior,”Section 4.4.2,for further discussion of this potential.7 / 7Because plastic flow is nonassociated, the use of theplastic-damage concrete model requires the solution of nonsymmetric equations.Viscoplastic regularizationHere is the viscosity parameter representing the relaxation time of theviscoplastic system and is the plastic strain evaluated in the inviscid backbone model. Similarly, a viscous stiffness degradation variable, , for the viscoplastic system is defined as where d is the degradation variable evaluated in the inviscid backbone model.The stress-strainrelation of the viscoplastic model is given asIntegration of the modelThe model is integrated using the backward Euler method generally used with the plasticity models in Abaqus.A material Jacobian consistent with this integration operator is used for the equilibrium iterations.。

混凝土梁的破坏模式及其分析方法

混凝土梁的破坏模式及其分析方法一、前言混凝土梁作为建筑结构中常见的构件之一，承担着悬挑、跨度、荷载等重要的作用。

但是，在使用过程中，由于各种原因，混凝土梁可能会发生破坏，严重影响建筑结构的安全性和稳定性。

因此，对混凝土梁的破坏模式及其分析方法进行研究，具有重要的理论和实际意义。

二、混凝土梁的破坏模式混凝土梁的破坏模式主要有以下几种：1. 弯曲破坏：混凝土梁在受到弯矩作用时，由于混凝土的抗弯强度受到限制，会出现梁的弯曲变形，最终导致梁的破坏。

2. 剪切破坏：混凝土梁在受到剪力作用时，由于混凝土的剪切强度受到限制，会出现梁的剪切裂缝，最终导致梁的破坏。

3. 拉伸破坏：混凝土梁在受到拉力作用时，由于混凝土的拉伸强度受到限制，会出现梁的拉伸裂缝，最终导致梁的破坏。

4. 压力破坏：混凝土梁在受到压力作用时，由于混凝土的抗压强度受到限制，会出现梁的压力破坏，最终导致梁的破坏。

5. 脆性破坏：混凝土梁在受到荷载作用时，由于混凝土的脆性特点，会出现梁的脆性破坏，最终导致梁的破坏。

三、混凝土梁破坏模式的分析方法混凝土梁的破坏模式和破坏机理是十分复杂的，需要通过一系列的分析方法进行研究和分析，以便对混凝土梁的破坏进行有效的控制和预测。

下面介绍一些常用的混凝土梁破坏模式分析方法。

1. 受力分析法受力分析法是最基础的混凝土梁破坏模式分析方法之一。

在使用过程中，需要对混凝土梁所受到的荷载进行分析，以便确定混凝土梁在受到荷载作用时的受力状态和荷载分布情况。

通过分析混凝土梁的受力情况，可以初步判断混凝土梁可能出现的破坏模式，为后续的分析提供基础。

2. 理论分析法理论分析法是通过建立混凝土梁的力学模型，利用力学原理对混凝土梁的破坏模式进行分析的方法。

该方法需要对混凝土梁的物理性质、几何形状、荷载特点等进行分析，建立相应的力学模型，并利用数学方法进行计算和分析。

通过理论分析，可以深入了解混凝土梁的破坏机理和破坏模式，为后续的分析提供理论依据。

钢管混凝土局部受压时的工作机理研究

钢管混凝土局部受压时的工作机理研究一、本文概述钢管混凝土作为一种新型、高效的建筑结构材料，因其优异的力学性能和经济效益，在桥梁、高层建筑、地下工程等领域得到了广泛应用。

其中，钢管混凝土在局部受压工况下的工作机理研究，对于理解其整体受力性能、优化结构设计、提高工程安全性等方面具有重要意义。

本文旨在深入研究钢管混凝土在局部受压时的工作机理，通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种方法，探讨其受力特性、破坏模式、承载能力及其影响因素。

文章首先回顾了钢管混凝土结构的发展历程和研究现状，总结了目前关于局部受压问题的主要研究成果和存在的不足。

在此基础上，提出了本文的研究思路、方法和技术路线，为后续研究奠定理论基础。

通过本文的研究，旨在揭示钢管混凝土在局部受压工况下的受力特点和破坏机理，提出合理的计算模型和设计方法，为工程实践提供科学依据。

本文的研究也有助于推动钢管混凝土结构理论的发展和完善，为相关领域的学术研究和技术创新做出贡献。

二、钢管混凝土基本性能钢管混凝土，作为一种复合建筑材料，其基本性能主要体现在其优越的承载能力和良好的变形性能上。

钢管与混凝土之间的相互作用，使得这种材料在受力时能够充分发挥两种材料的优点，实现优势互补。

钢管对混凝土起到了约束作用。

在受到外部压力时，钢管能够有效地防止混凝土的横向变形，从而提高混凝土的抗压强度。

同时，钢管的约束还能改善混凝土的脆性，使其在受力时表现出更好的延性。

混凝土对钢管起到了填充和支撑作用。

混凝土填充在钢管内部，能够有效地防止钢管在受力时发生局部屈曲，从而提高钢管的承载能力。

混凝土还能够吸收钢管在受力时产生的应力集中，减少钢管的应力腐蚀和疲劳破坏的可能性。

钢管与混凝土的协同工作，使得钢管混凝土在受力时表现出良好的整体性能。

在轴向受压时，钢管混凝土能够充分发挥其承载能力，实现高效的能量传递和分散。

在受到弯曲、剪切等复杂应力作用时，钢管混凝土也能够表现出良好的变形性能和耗能能力，从而有效地保护结构的安全。

混凝土受压破坏机理

混凝土受压破坏机理
混凝土结构承受压力时，容易因受力超过其极限而发生破坏。

破坏机理可以分为两种类型：拉力型破坏和压力型破坏。

拉力型破坏是指混凝土破裂的方式，即由于混凝土内部的应力达到一定程度而引起混凝土中产生裂纹，这些裂纹以一定的角度延伸，在受力继续增大时，裂纹扩张并汇合最终导致混凝土的破裂。

压力型破坏是指混凝土受压时的破坏类型，即混凝土中的面积纤维受到极限压力而弯曲和起伏，使混凝土受到强烈的剪切应力和再分布，这导致混凝土的破坏。

混凝土受压破坏机理还可以分为脆性破坏和韧性破坏两种类型。

在脆性破坏中，混凝土经常在应力达到极限时发生不可逆破坏，导致混凝土的破裂。

这种情况下，混凝土的破坏有较高的刚度和弹性模量。

在韧性破坏中，混凝土在应力达到极限时表现出较高的延展性和韧性，从而具有较好的耐久性和吸能能力。

为了了解混凝土受压破坏机理，可以通过实验室里的研究和数学模型来确定其破坏过程。

混凝土材料内部的微观结构是影响破坏机理的重要因素之一。

微观结构的变化会导致混凝土的强度，刚度和延展性的
变化。

总之，在混凝土受压破坏机理中，拉力型破坏和压力型破坏是两种常见的破坏方式。

在这两种破坏方式中，脆性破坏和韧性破坏是两种类型，这取决于混凝土的强度和延展性。

混凝土材料的微观结构和试验数据都是确定混凝土受压破坏机理的重要因素。