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    188宝金博页面版: 混凝土裂缝扩展模拟研究进展

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    内容提示： 第 24 卷第 4 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 8 月 混凝土裂缝扩展模拟研究进展 韦 未 ， 姚 纬明 ( 河海大学水利水电工程学院 ， 江苏 南京210098) 摘要 ： 对 20 世 纪 60 年代 以来 国 内外混凝土裂缝扩展模 拟的方法进行 了系统总结 ， 简单 了介 绍各种 方法的基本 思想， 并 对 目前 国外普遍采 用的嵌 入 不连 续模 型及其 派生 出来 的 SOS， KOS 和 SKON 模 型进行 了详 细介绍 ， 分析 了不 同方法的优缺 点 ． 嵌入 不连 续模 型 中的 SKON 模 型具 有 不需要 重新 剖 分 网格 、 计 算结果受 网格尺 寸影 响小的优点 ， 因此被认 为是现 有有 限元模...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：28 | 上传日期：2013-10-13 15:51:01 | 文档星级：
    第 24 卷第 4 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 8 月 混凝土裂缝扩展模拟研究进展 韦 未 ， 姚 纬明 ( 河海大学水利水电工程学院 ， 江苏 南京210098) 摘要 ： 对 20 世 纪 60 年代 以来 国 内外混凝土裂缝扩展模 拟的方法进行 了系统总结 ， 简单 了介 绍各种 方法的基本 思想， 并 对 目前 国外普遍采 用的嵌 入 不连 续模 型及其 派生 出来 的 SOS， KOS 和 SKON 模 型进行 了详 细介绍 ， 分析 了不 同方法的优缺 点 ． 嵌入 不连 续模 型 中的 SKON 模 型具 有 不需要 重新 剖 分 网格 、 计 算结果受 网格尺 寸影 响小的优点 ， 因此被认 为是现 有有 限元模拟 混凝土裂缝扩展 方法 中 较为 实用的 方法， 并 可以推 广到岩石 及类混凝 土材料 裂缝扩展模拟 的研 究 中． 关键词 ： 混凝土 ；裂缝扩展 ； 嵌入 不连续模 型 ； SOS 模 型 ； KOS 模 型 ； SKON 模型 中图分类号 ： TV543 ． 6 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1006— 7647(2004)04-0053— 04 1混凝土裂缝扩展模拟方法 早在 20 世 纪 60 年 代 ， 就有 学者将 断裂力 学 、 损 伤力学应用于混凝土的裂缝研究 中． 在计算机模拟 裂缝扩展技术方 面 ， 国 内外学 者 也做 了很 多具 体工 作 ， 采用 了很多新方法 ， 归纳起来 ， 主要 可以分为 ： a．流形元法? ． 采用石根华 博士 提 出的数 值 流 形元 法 ， 将有限元 网格 作为数学覆盖 ， 在模拟裂纹扩 展过程 中数学 覆盖不 变 ， 即相当于有 限元 网格不 变 ， 从而使模拟裂缝 扩展 的 问题变 得 简单 ． 但 流形元 法 在确定物理及 数学覆 盖时很繁琐 ， 不易操作 ． b ． 边界元法L 2． 3 J ． 边界元法 只需在边界 上及裂缝 表面布置节点 ， 避 免了 网格重 新剖分 ， 但边 界元法在 处理多介质 问题 、 复杂非线性问题方面显得很 困难 ． c．分形几 何法 L 4 J ． 虽然 分形 几何 法 在模拟 不 规则裂缝上有很 好 的解 释 ， 但 是分 形 几何 法 目前 仍 处 于研究 阶段 ， 其理论 尚未成 熟 ． d ． 无 网格法 J ． 无 网格法具有有 限元法 和边界 元法 的优点 ， 这对裂 缝模 拟又 进 了一 步 ， 然而 ， 直 到 现在无 网格法还缺少成熟 的理论基础 ． e．有限元法 ． 自20 世纪 60 年 代起 ， 就有人采 用 有限元法对混凝 土裂缝 进行 分析 ． 有 限 元作 为强 大 的分析工具 已经得 到学 术界 的广 泛认 同 ， 在有 限 元 基础上 ， 又出现 了各种各样的裂缝扩 展模 拟方 法 ， 如 随机骨料模型方法【 7,8] ， 该方法主要利用 Bazan【 [3]等 提 出的随机颗粒模 型 ， 随 机地生 成 颗粒 在试件 内的 分布 ， 然后根据 骨料粒 径 的不 同划 分不 同 的网格来 进行有 限元 分析 ， 该方法 的缺点是 网格的尺寸很小 ， 计算量大 ． 朱 万成 等 J 采用 刚度 特性 退 化 和刚度 重 建的方法来处 理开裂单元 ， 采用 MFPA20程 序将 细观 力学与数值计算 方法 有 机地 结合 起来 ， 并考 虑混 凝 土的非线性 ， 模拟混凝 土裂纹扩展及其破 坏过程 ； 孟 振虎等u 0J应 用弹塑性增量 理论按 Mises 屈 服准则 及 J2流动理论， 用节点位移及松弛方法， 对核工业管道 进行了裂纹扩展有限元模拟． 李亚柘ulJ用裂缝体单 元表示 混凝土结构 的裂 缝 ， 通 过对 开 裂单 元进 行协 调聚缩 ， 实 现裂 缝扩展 自动追 踪分析 ． f ．自适 应有 限元法 ． 杨庆生 等【 1 2 J基 于 自适 应有 限元方 法 ， 利用 节点 力 释放技 术生 成 新 的裂纹 自由 表面 ， 发展 了一 种可 随裂 尖连 续 移动 的 网格动 态加 密和释放技术 ； 然而 ， 用 自适应有 限元 网格计算 的代 价比较 高 ． 2模拟裂缝扩展的有限元模型 2． 1离散裂缝模 型 在 早期 的离散 裂缝模 型 中 ， 认 为 裂缝两 边 的节 点是相互独 立的 ， 当单元内某点达 到开 裂条件后 ， 则 将该点 改为两个 节点 ， 对 节点进行重新 编号 ． 改 进后 的离散裂缝模 型采用两个 弹簧将裂 缝两边相应 的节 点联结 ， 裂缝开裂后 只需 改变弹簧 的刚度 系数 ， 不 必 增加新 的节 点 ， 因此 不 必修 改 网 格 ， 计 算 上 比较方 便 ， 但 无论是改进和 未改进的离散裂缝模 型 ， 都需 要 先假定裂缝 的位置 和方 向， 这是 该方 法 的—个 主要 缺点 ， 目前较少采用 ． 作 者简 介 ； 韦 未( 1975 一) ， 女( 壮族 ) ， 广西 河池人 ， 博 士研究 生 ， 主要从 事水 工结 构数值 分析 ·5 3 · 维普资讯 http://www.cqvip.com

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