【摘 要】
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混凝土是一种多相复合材料,其破坏和断裂机理非常复杂。混凝土结构内部由于在施工期及运行过程中产生微裂缝,这些裂缝在环境荷载的作用下会逐渐发展甚至发生结构的失稳破坏。但混凝土结构除了承受静荷载外,还承受复杂的动荷载和重复荷载,导致结构的损伤和断裂失效,导致承载力和耐久性下降。因此,有必要对混凝土在反复或循环荷载作用下的材料性能进行研究。本文主要通过试验研究了混凝土三点弯曲试件在循环加载过程中断裂过程区
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混凝土是一种多相复合材料,其破坏和断裂机理非常复杂。混凝土结构内部由于在施工期及运行过程中产生微裂缝,这些裂缝在环境荷载的作用下会逐渐发展甚至发生结构的失稳破坏。但混凝土结构除了承受静荷载外,还承受复杂的动荷载和重复荷载,导致结构的损伤和断裂失效,导致承载力和耐久性下降。因此,有必要对混凝土在反复或循环荷载作用下的材料性能进行研究。本文主要通过试验研究了混凝土三点弯曲试件在循环加载过程中断裂过程区的特性,通过对不同荷载下卸载的试件裂纹口张开位移（CMOD）,过程区长度,裂纹口最大位移,残余应变以及断裂过程区位移分布斜率进行分析,总结出三点弯曲梁试件在循环荷载下断裂过程区的特性,并利用ABAQUS软件建立了相关模型,与实验结果相对比并深入分析了相关规律。本文主要开展的工作如下:（1）对数字图像相关方法技术进行了简单的介绍,并运用数字图像相关技术测量并分析了混凝土三点弯曲梁在循环加载下断裂过程区裂纹口张开位移分布规律。将引伸计结果与DIC结果做对比,验证了DIC的可靠性,并分析了在往复荷载下混凝土断裂过程区CMOD等特性的变化规律。（2）利用DIC采集了试件在不同时刻的裂纹张开位移（CMOD）及过程区长度,并利用DIC自带3D分析软件得到的不同时刻的断裂过程区应变云图,确定残余应变的存在,通过分析CMOD、残余应变与卸载位置的关系,并结合断裂过程区位移分布斜率,总结出残余应变与卸载位置及位移分布斜率的规律。（3）分析了不同循环次数下试件P-CMOD曲线规律,残余应变和各循环段峰值荷载对应的CMOD与循环次数的关系,并用循环段的面积和最大宽度分析了循环荷载下的能量耗散情况。（4）采用Abaqus中的扩展有限元（XFEM）模块对三点弯曲梁的断裂实验进行了数值模拟,并基于能量分析方法对单轴荷载下的软化曲线进行了等效分析,建立了考虑残余应变的混凝土断裂数值分析方法,并与试验结果进行了对比,得出了残余应变与应变能及裂纹扩展之间的关系。
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