凍土斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值模擬計(jì)算.pdf

1、本論文基于凍土斷裂力學(xué)，有限元分析的基本理論，針對(duì)典型的實(shí)驗(yàn)室模型——凍土三點(diǎn)彎曲模型和凍土四點(diǎn)彎曲模型進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，主要對(duì)凍土的Ⅰ型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子(KⅠ)和Ⅱ型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子(KⅡ)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。并且在分析實(shí)驗(yàn)室模型的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際的工程問題——樁基礎(chǔ)凍拔穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析，進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。 在二維模型中，分別建立了凍土三點(diǎn)彎曲試樣和四點(diǎn)彎曲試樣的有限元分析模型。對(duì)于三點(diǎn)彎曲試樣，考慮其對(duì)稱性，建立了對(duì)稱的二分之

2、一裂紋模型。針對(duì)不同的試樣尺寸以及不同的試樣溫度，分別進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到各自的應(yīng)力強(qiáng)度因子(KⅠ)與不同參數(shù)直接的關(guān)系。結(jié)果與文獻(xiàn)中的結(jié)論相一致。對(duì)于四點(diǎn)彎曲試樣，采用了完整的裂紋模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。同樣分別計(jì)算了不同尺寸以及不同溫度的試樣，得到了各自的應(yīng)力強(qiáng)度因子(KⅡ)與不同的參數(shù)直接的關(guān)系。結(jié)果與已有文獻(xiàn)中的結(jié)果一致。 在三維模型中，選取已有的測(cè)定凍土三點(diǎn)彎曲試樣Ⅰ型斷裂韌度KIC的尺寸數(shù)據(jù)，建立對(duì)稱的四分之一模型，對(duì)試樣的

3、臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，即斷裂韌度(KIC)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并將得到的有限元分析結(jié)果與實(shí)測(cè)的凍土試樣的理論斷裂韌度相比較。通過這一測(cè)試實(shí)例，驗(yàn)證了有限元數(shù)值模擬方法在求解凍土斷裂韌度方面的有效性。 文中對(duì)實(shí)際的工程問題，通過分析系統(tǒng)的受力情況，將樁基礎(chǔ)的凍拔問題轉(zhuǎn)化成為凍土層的(Ⅰ+Ⅱ)復(fù)合型的斷裂力學(xué)問題。以簡(jiǎn)化的凍土斷裂力學(xué)模型為依據(jù)，建立完整的裂紋模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，與利用理論公式計(jì)算分析得到的結(jié)果進(jìn)行了比較。說明了在解決凍土斷