混凝土損傷理論及試驗

前言

　　由沈新普教授和楊璐副教授所共同撰寫的《混凝土損傷理論及試驗》一書是一本用損傷力學研究混凝土材料和構件力學行為的專著?！　‰S著建筑工業(yè)技術的迅速發(fā)展，大型、復雜且重要的混凝土結構如混凝土大壩、核電站混凝土保護殼、地下混凝土墻、高聳混凝土建筑等不斷涌現.常規(guī)的混凝土力學理論往往不能滿足此類復雜且重要混凝土結構的安全承載分析的需要，因此，混凝土的種種非彈性理論應運而生.目前國際上比較流行的Bazant的書偏重于混凝土的斷裂理論；國內清華大學過鎮(zhèn)海教授的著作偏重于理論設計方法介紹，大連理工大學唐春安教授的著作則偏重于數值計算的介紹.而其他的力學專業(yè)相關著作則很少對混凝土的損傷理論或試驗作較詳細的介紹。1980年以來，混凝土連續(xù)損傷理論逐步得到發(fā)展，目前已經在國內外土木建筑類的工程中得到相當廣泛的應用。　　該書首先介紹了混凝土損傷力學本構理論涉及的連續(xù)介質力學基本概念、原理和數學工具，簡明扼要而系統(tǒng)地介紹了必要的數學基礎，如張量分析理論等，在此基礎上，對梯度依賴塑性損傷耦合本構模型的理論和數值計算方法作了詳細介紹，其中所介紹的一種能夠不使用有效應力概念的二階張量損傷與塑性耦合模型、混凝土應力三軸比依賴的本構理論、梯度依賴非局部損傷模型等內容都是在國際學術期刊上發(fā)表過的混凝土損傷研究最新進展.這本書的主要內容是作者近年來在兩個國家自然科學基金課題支持下的理論和實驗研究最新成果?！　羞€介紹了使用ABAQUS大型有限元程序模擬混凝土4點剪切梁動力損傷破壞過程的原理、結果和數值計算技巧.所介紹的數值結果圖形新穎、細致，理論先進.由于混凝土損傷局部化特性明顯，混凝土結構的損傷計算比較難于收斂。書中通過給出的相關損傷塑性結構計算實例，介紹了有關參數的選取和網格劃分經驗.這些資料對有關工程技術人員在處理實際工程問題時，具有重要的參考價值。　　白光數字散斑法是20世紀90年代中期以來在國內得到應用的新型實驗技術，目前掌握該實驗技術的研究人員及工程技術人員為數尚不多.該書具體地介紹了使用白光數字散斑法測量混凝土試件斷裂損傷的實驗設備、試件準備、數據處理、結果分析等各環(huán)節(jié)細節(jié)內容.所介紹的白光散斑數字實驗方法是目前混凝土斷裂研究中先進的技術手段，適合目前的研究人員參考.該書成果發(fā)展了準脆性材料與結構的損傷力學理論方法，豐富了損傷力學實驗方法和裝置的種類及內容。

內容概要

本書介紹了混凝土損傷力學本構理論涉及的連續(xù)介質力學基本概念、原理和數學工具。對梯度依賴塑性損傷耦合本構模型的理論和數值計算方法作了詳細介紹。給出了ABAQUS大型有限元程序模擬混凝土4點剪切梁動力損傷破壞過程的原理、結果和數值計算技巧。給出了采用白光散斑法進行混凝土損傷試驗的實驗設備、試件準備和結果處理技術。    本書可作為力學、材料、土木、機械及相關專業(yè)研究生的教學參考書，也可供高年級本科生、一般工程技術人員和相關領域研究人員參考。

作者簡介

沈新普，河北清河人，出生于1963年12月，現為沈陽工業(yè)大學教授、計算力學所所長、ABAQUS沈陽培養(yǎng)中心主任，1985年本科畢業(yè)于北方工業(yè)大學，1990年碩士畢業(yè)生東北大學，1993年博士畢業(yè)于清華大學工程力學系，1997年起，普在奧、波、意、法、英、美多國從事研究。

書籍目錄

序前言第1章  張量及連續(xù)介質熱力學基礎  1.1　數學基礎  1.2　張量代數  1.3　張量微積分　1.4　連續(xù)介質熱力學基礎    1.4.1  熱力學第一定律    1.4.2  熱力學第二定律    1.4.3  狀態(tài)變量    1.4.4  熱力學非局部理論第2章  固體的損傷塑性局部本構模型研究  2.1　引言  2.2　損傷模型及有效變量表達式    2.2.1  Saanouni—Forster.Hatira模型有效變量表達式    2.2.2  有效變量表達式的其他形式    2.2.3  本構關系  2.3　本構積分數值格式    2.3.1  方法的一般描述    2.3.2  未知量及相關項的具體形式  2.4　本構行為的數值試驗與比較  2.5　數值應用  2.6　結束語  參考文獻第3章  巖土材料彈塑性正交異性損傷耦合本構理論  3.1　引言  3.2　模型的一般熱力學描述    3.2.1  連續(xù)介質的熱力學    3.2.2  塑性流動準則及損傷準則    3.2.3  關于損傷應變與擴容計算的討論  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準則的均勻化  3.4　小結  參考文獻第4章  梯度增強的彈塑性損傷非局部本構模型理論研究  4.1　引言  4.2　已有相關模型簡要介紹    4.2.1  面積加權平均的非局部模型    4.2.2  梯度增強的非局部本構模型    4.2.3  討論  4.3　梯度增強的損傷塑性耦合本構關系    4.3.1  梯度增強損傷塑性的連續(xù)介質熱力學    4.3.2  梯度增強的損傷模型  4.4　彈塑性損傷耦合本構模型的具體形式    4.4.1  損傷材料有效應力/應變關系    4.4.2  內變量演化律及加載條件  4.5　結束語  參考文獻第5章  梯度增強的彈塑性損傷非局部本構模型數值計算研究  5.1　引言  5.2　用移動最小二乘法近似求解Laplace值的原理與格式    5.2.1  移動最小二乘法的數學原理    5.2.2  矢量a的計算    5.2.3  二維問題的基矢量p    5.2.4  三維問題的多項式基矢量p  5.3　數值應用    5.3.1  雙面預制缺口平面應變試件的拉伸試驗    5.3.2  金屬板條的塑性損傷數值模擬  5.4　結束語  參考文獻第6章　厚壁筒梯度依賴損傷解析  6.1　引言  6.2　加入損傷項的解析解    6.2.1  屈服條件 ……第7章　混凝土結構損傷過程區(qū)幾何特性數值研究第8章　混凝土四點剪切粱破壞試驗白光斑法測量原理與裝置第9章　高溫下混凝土力－熱－流耦合數學模型

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理論　　3.1　引 言　　對于巖土材料如巖石及混凝土來說，微裂紋面上的摩擦滑動通常用Mohr—Coulomb型的塑性來描述；內部裂紋的發(fā)生及擴展則被稱為損傷。采用塑性損傷耦合本構模型能夠比較確切地表述巖土材料的力學行為。塑性損傷耦合至少有兩個含義：一是指兩者通過它們的勢函數相互影響；二是指兩者通過它們的一致性條件相互影響。換句話說，塑性與損傷兩個內變量的演化相互影響。　　以往，通過有效應力的概念可以將損傷引入塑性計算。但這一途徑不能確切表述巖石裂紋閉合時裂紋對剪切性能的影響。為了確切考慮巖土材料裂紋面上的摩擦滑動，Basista和Gross及Dragon和Halm分別提出了基于內變量理論的滑動裂紋模型。此外，單一流動面模型也被某些文獻用來描述損傷塑性耦合問題。

編輯推薦

　　可作為力學、材料、土木、機械及相關專業(yè)研究生的教學參考書，也可供高年級本科生、一般工程技術人員和相關領域研究人員參考。

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