混凝土損傷理論及試驗(yàn)

前言

　　由沈新普教授和楊璐副教授所共同撰寫(xiě)的《混凝土損傷理論及試驗(yàn)》一書(shū)是一本用損傷力學(xué)研究混凝土材料和構(gòu)件力學(xué)行為的專(zhuān)著。　　隨著建筑工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，大型、復(fù)雜且重要的混凝土結(jié)構(gòu)如混凝土大壩、核電站混凝土保護(hù)殼、地下混凝土墻、高聳混凝土建筑等不斷涌現(xiàn).常規(guī)的混凝土力學(xué)理論往往不能滿足此類(lèi)復(fù)雜且重要混凝土結(jié)構(gòu)的安全承載分析的需要，因此，混凝土的種種非彈性理論應(yīng)運(yùn)而生.目前國(guó)際上比較流行的Bazant的書(shū)偏重于混凝土的斷裂理論；國(guó)內(nèi)清華大學(xué)過(guò)鎮(zhèn)海教授的著作偏重于理論設(shè)計(jì)方法介紹，大連理工大學(xué)唐春安教授的著作則偏重于數(shù)值計(jì)算的介紹.而其他的力學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)著作則很少對(duì)混凝土的損傷理論或試驗(yàn)作較詳細(xì)的介紹。1980年以來(lái)，混凝土連續(xù)損傷理論逐步得到發(fā)展，目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外土木建筑類(lèi)的工程中得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。　　該書(shū)首先介紹了混凝土損傷力學(xué)本構(gòu)理論涉及的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本概念、原理和數(shù)學(xué)工具，簡(jiǎn)明扼要而系統(tǒng)地介紹了必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，如張量分析理論等，在此基礎(chǔ)上，對(duì)梯度依賴(lài)塑性損傷耦合本構(gòu)模型的理論和數(shù)值計(jì)算方法作了詳細(xì)介紹，其中所介紹的一種能夠不使用有效應(yīng)力概念的二階張量損傷與塑性耦合模型、混凝土應(yīng)力三軸比依賴(lài)的本構(gòu)理論、梯度依賴(lài)非局部損傷模型等內(nèi)容都是在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表過(guò)的混凝土損傷研究最新進(jìn)展.這本書(shū)的主要內(nèi)容是作者近年來(lái)在兩個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金課題支持下的理論和實(shí)驗(yàn)研究最新成果?！　?shū)中還介紹了使用ABAQUS大型有限元程序模擬混凝土4點(diǎn)剪切梁動(dòng)力損傷破壞過(guò)程的原理、結(jié)果和數(shù)值計(jì)算技巧.所介紹的數(shù)值結(jié)果圖形新穎、細(xì)致，理論先進(jìn).由于混凝土損傷局部化特性明顯，混凝土結(jié)構(gòu)的損傷計(jì)算比較難于收斂。書(shū)中通過(guò)給出的相關(guān)損傷塑性結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)例，介紹了有關(guān)參數(shù)的選取和網(wǎng)格劃分經(jīng)驗(yàn).這些資料對(duì)有關(guān)工程技術(shù)人員在處理實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)，具有重要的參考價(jià)值?！　“坠鈹?shù)字散斑法是20世紀(jì)90年代中期以來(lái)在國(guó)內(nèi)得到應(yīng)用的新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)，目前掌握該實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究人員及工程技術(shù)人員為數(shù)尚不多.該書(shū)具體地介紹了使用白光數(shù)字散斑法測(cè)量混凝土試件斷裂損傷的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、試件準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)內(nèi)容.所介紹的白光散斑數(shù)字實(shí)驗(yàn)方法是目前混凝土斷裂研究中先進(jìn)的技術(shù)手段，適合目前的研究人員參考.該書(shū)成果發(fā)展了準(zhǔn)脆性材料與結(jié)構(gòu)的損傷力學(xué)理論方法，豐富了損傷力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和裝置的種類(lèi)及內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書(shū)介紹了混凝土損傷力學(xué)本構(gòu)理論涉及的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本概念、原理和數(shù)學(xué)工具。對(duì)梯度依賴(lài)塑性損傷耦合本構(gòu)模型的理論和數(shù)值計(jì)算方法作了詳細(xì)介紹。給出了ABAQUS大型有限元程序模擬混凝土4點(diǎn)剪切梁動(dòng)力損傷破壞過(guò)程的原理、結(jié)果和數(shù)值計(jì)算技巧。給出了采用白光散斑法進(jìn)行混凝土損傷試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、試件準(zhǔn)備和結(jié)果處理技術(shù)。    本書(shū)可作為力學(xué)、材料、土木、機(jī)械及相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的教學(xué)參考書(shū)，也可供高年級(jí)本科生、一般工程技術(shù)人員和相關(guān)領(lǐng)域研究人員參考。

作者簡(jiǎn)介

沈新普，河北清河人，出生于1963年12月，現(xiàn)為沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)教授、計(jì)算力學(xué)所所長(zhǎng)、ABAQUS沈陽(yáng)培養(yǎng)中心主任，1985年本科畢業(yè)于北方工業(yè)大學(xué)，1990年碩士畢業(yè)生東北大學(xué)，1993年博士畢業(yè)于清華大學(xué)工程力學(xué)系，1997年起，普在奧、波、意、法、英、美多國(guó)從事研究。

書(shū)籍目錄

序前言第1章  張量及連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)基礎(chǔ)  1.1　數(shù)學(xué)基礎(chǔ)  1.2　張量代數(shù)  1.3　張量微積分　1.4　連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)基礎(chǔ)    1.4.1  熱力學(xué)第一定律    1.4.2  熱力學(xué)第二定律    1.4.3  狀態(tài)變量    1.4.4  熱力學(xué)非局部理論第2章  固體的損傷塑性局部本構(gòu)模型研究  2.1　引言  2.2　損傷模型及有效變量表達(dá)式    2.2.1  Saanouni—Forster.Hatira模型有效變量表達(dá)式    2.2.2  有效變量表達(dá)式的其他形式    2.2.3  本構(gòu)關(guān)系  2.3　本構(gòu)積分?jǐn)?shù)值格式    2.3.1  方法的一般描述    2.3.2  未知量及相關(guān)項(xiàng)的具體形式  2.4　本構(gòu)行為的數(shù)值試驗(yàn)與比較  2.5　數(shù)值應(yīng)用  2.6　結(jié)束語(yǔ)  參考文獻(xiàn)第3章  巖土材料彈塑性正交異性損傷耦合本構(gòu)理論  3.1　引言  3.2　模型的一般熱力學(xué)描述    3.2.1  連續(xù)介質(zhì)的熱力學(xué)    3.2.2  塑性流動(dòng)準(zhǔn)則及損傷準(zhǔn)則    3.2.3  關(guān)于損傷應(yīng)變與擴(kuò)容計(jì)算的討論  3.3　塑性損傷耦合描述    3.3.1  正交異性張量損傷模型    3.3.2  Mohr—Coulomb準(zhǔn)則的均勻化  3.4　小結(jié)  參考文獻(xiàn)第4章  梯度增強(qiáng)的彈塑性損傷非局部本構(gòu)模型理論研究  4.1　引言  4.2　已有相關(guān)模型簡(jiǎn)要介紹    4.2.1  面積加權(quán)平均的非局部模型    4.2.2  梯度增強(qiáng)的非局部本構(gòu)模型    4.2.3  討論  4.3　梯度增強(qiáng)的損傷塑性耦合本構(gòu)關(guān)系    4.3.1  梯度增強(qiáng)損傷塑性的連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)    4.3.2  梯度增強(qiáng)的損傷模型  4.4　彈塑性損傷耦合本構(gòu)模型的具體形式    4.4.1  損傷材料有效應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系    4.4.2  內(nèi)變量演化律及加載條件  4.5　結(jié)束語(yǔ)  參考文獻(xiàn)第5章  梯度增強(qiáng)的彈塑性損傷非局部本構(gòu)模型數(shù)值計(jì)算研究  5.1　引言  5.2　用移動(dòng)最小二乘法近似求解Laplace值的原理與格式    5.2.1  移動(dòng)最小二乘法的數(shù)學(xué)原理    5.2.2  矢量a的計(jì)算    5.2.3  二維問(wèn)題的基矢量p    5.2.4  三維問(wèn)題的多項(xiàng)式基矢量p  5.3　數(shù)值應(yīng)用    5.3.1  雙面預(yù)制缺口平面應(yīng)變?cè)嚰睦煸囼?yàn)    5.3.2  金屬板條的塑性損傷數(shù)值模擬  5.4　結(jié)束語(yǔ)  參考文獻(xiàn)第6章　厚壁筒梯度依賴(lài)損傷解析  6.1　引言  6.2　加入損傷項(xiàng)的解析解    6.2.1  屈服條件 ……第7章　混凝土結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程區(qū)幾何特性數(shù)值研究第8章　混凝土四點(diǎn)剪切粱破壞試驗(yàn)白光斑法測(cè)量原理與裝置第9章　高溫下混凝土力－熱－流耦合數(shù)學(xué)模型

章節(jié)摘錄

　　第3章　巖土材料彈塑性正交異性損傷耦合本構(gòu)理論　　3.1　引 言　　對(duì)于巖土材料如巖石及混凝土來(lái)說(shuō)，微裂紋面上的摩擦滑動(dòng)通常用Mohr—Coulomb型的塑性來(lái)描述；內(nèi)部裂紋的發(fā)生及擴(kuò)展則被稱(chēng)為損傷。采用塑性損傷耦合本構(gòu)模型能夠比較確切地表述巖土材料的力學(xué)行為。塑性損傷耦合至少有兩個(gè)含義：一是指兩者通過(guò)它們的勢(shì)函數(shù)相互影響；二是指兩者通過(guò)它們的一致性條件相互影響。換句話說(shuō)，塑性與損傷兩個(gè)內(nèi)變量的演化相互影響?！　∫酝?，通過(guò)有效應(yīng)力的概念可以將損傷引入塑性計(jì)算。但這一途徑不能確切表述巖石裂紋閉合時(shí)裂紋對(duì)剪切性能的影響。為了確切考慮巖土材料裂紋面上的摩擦滑動(dòng)，Basista和Gross及Dragon和Halm分別提出了基于內(nèi)變量理論的滑動(dòng)裂紋模型。此外，單一流動(dòng)面模型也被某些文獻(xiàn)用來(lái)描述損傷塑性耦合問(wèn)題。

編輯推薦

　　可作為力學(xué)、材料、土木、機(jī)械及相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的教學(xué)參考書(shū)，也可供高年級(jí)本科生、一般工程技術(shù)人員和相關(guān)領(lǐng)域研究人員參考。

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