粘結(jié)構(gòu)件粘結(jié)性能的內(nèi)聚力模型分析.pdf

1、斷裂力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)重要分支，在上個(gè)世紀(jì)的后半葉取得了巨大的發(fā)展，在機(jī)械、材料、航空等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。內(nèi)聚力模型(CZM)是根據(jù)非線性斷裂力學(xué)發(fā)展出的一個(gè)有效工具，通過(guò)參數(shù)的選擇可以如實(shí)反映出界面層物質(zhì)的彈性模量、強(qiáng)度、韌度等性質(zhì)。把這個(gè)功能強(qiáng)大的工具引入到土木工程材料、結(jié)構(gòu)的分析中，有很好的前景。 本文首先簡(jiǎn)要回顧了斷裂力學(xué)的發(fā)展，介紹了線彈性斷裂力學(xué)的應(yīng)力強(qiáng)度因子準(zhǔn)則和能量準(zhǔn)則，以及兩者的關(guān)系。然后，引出了CZM，并

2、介紹了在商用有限元軟件ABAQUS中實(shí)現(xiàn)CZM的方法。 界面韌度是粘結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。為了計(jì)算界面韌度，發(fā)展出了各種幾何形狀簡(jiǎn)單的測(cè)試方法，例如有為了測(cè)定Ⅰ型斷裂阻抗的雙懸臂試驗(yàn)和為了測(cè)試Ⅱ型斷裂阻抗的端部加載劈裂試驗(yàn)。線彈性斷裂力學(xué)中對(duì)裂紋尖端為一點(diǎn)的假設(shè)(point-wiseassumption)過(guò)于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致解釋界面韌度的方法出現(xiàn)偏差。本文采用內(nèi)聚力模型作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判別各種基于梁彎曲理論的方法，這些方法包括簡(jiǎn)單梁理論、

3、修正梁理論和實(shí)驗(yàn)柔度法。裂紋尖端前的斷裂作用區(qū)域的存在被認(rèn)為是以上方法估計(jì)不足的原因。本文給出了估算這個(gè)區(qū)域尺寸的方法，將這一尺寸大小作為裂紋修正長(zhǎng)度，將給出更好的結(jié)果，從而闡明了裂紋長(zhǎng)度修正的物理本質(zhì)。 單剪試驗(yàn)常被用于測(cè)定FRP加固混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，但傳統(tǒng)的粘結(jié)強(qiáng)度公式是基于強(qiáng)度理論的，且是經(jīng)驗(yàn)性的，在量綱上也是不協(xié)調(diào)的。認(rèn)識(shí)到粘結(jié)失效往往是由于發(fā)生了剝離破壞，因此本文基于斷裂力學(xué)給出了新的計(jì)算公式。通過(guò)與相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比