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砌体的破坏准则研究

作　者: 蒋宁
导　师: 杨伟军
学　校: 长沙理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 砌体破坏准则正交各向异性细观匀质化
分类号: TU364
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 48次
引　用: 1次
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内容摘要

目前,国内外已经将混凝土、金属以及岩土等材料的破坏准则研究得较为透彻,而对于历史悠久、使用广泛的砌体材料而言,其破坏准则的研究一直是砌体结构设计理论中追求的重要目标,具有重大的意义。本文将从砌体材料自身的特点结合相关复合材料力学、经典强度等理论,并借助计算机软件从三个层次对砌体破坏准则进行分析研究。主要内容可概括为以下几个方面:1从受力的形式出发,归纳了受不同静力荷载作用下砌体的破坏准则,并且对各种准则的优缺点以及适应性进行了分析比较。用钢筋混凝土构件动力破坏准则来研究砌体构件中的特性,并结合5.12大地震造成砌体构件破坏实例,得出砌体构件在地震中的破坏准则。最后总结出基于水平、竖向、扭转、实际四大作用及性能的五大破坏准则,阐述了各准则的优缺点及其适应性,并对其合理性作了分析。2从宏观角度对正交各向异性体的强度理论及对应的砌体破坏准则加以归纳总结,结合试验数据对各准则进行比较,得到了适合于砌体的破坏准则。3借用复合材料力学,建立砌体的细观模型,且基于砌体细观模型假定,分别分析研究了砂浆、块体以及界面的破坏机理,并且将这三者之间的影响效应用复合材料中的混合体积效应公式联系起来,得到了几种以块体破坏控制为主的砌体破坏准则。然后分析各基体控制破坏准则,结合界面破坏准则,得到了砌体细观复合型破坏准则式,将该准则与国内骆万康剪压试验数据进行比较分析,验证了该准则的有效性。4采用匀质化技术,建立了砌体的匀质化模型,且基于匀质化模型的假定,运用ANSYS有限元分析,将砌体在X、Y、Z各向单轴受压状态下的试验进行数值模拟,得到了各向的单轴受压应力应变曲线,结合宏观层次下的Drucker-Prager屈服准则,将各向应力应变转换成第一应力不变量和第二偏量不变量的表达形式,且绘制出等效的强度破坏包络线,基于假定可知,得到等效体积的DP屈服准则即可定义为RVE的破坏准则。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 引言  11-12
  1.2 强度理论研究现状  12-15
    1.2.1 经典强度理论  12-13
    1.2.2 混凝土破坏准则研究现状  13-15
    1.2.3 其他常用的强度理论  15
  1.3 砌体破坏准则研究现状  15-18
    1.3.1 国外研究现状  15-16
    1.3.2 国内研究现状  16-17
    1.3.3 现阶段砌体破坏准则存在的问题  17-18
  1.4 近年来砌体强度试验及其对应的破坏形态  18-19
  1.5 本文研究的目的及内容  19-21
第2章砌体破坏准则的基本理论  21-38
  2.1 概述  21
  2.2 静力荷载作用下砌体的破坏准则  21-29
    2.2.1 单轴受力砌体的破坏准则  21-22
    2.2.2 双轴受力砌体的破坏准则  22-25
    2.2.3 剪压作用下砌体的破坏准则  25-29
    2.2.4 双向弯曲作用下砌体的破坏准则  29
  2.3 地震荷载作用下砌体的破坏准则  29-37
    2.3.1 砌体构件破坏准则研究现状  29-31
    2.3.2 汶川地震震害分析  31-33
    2.3.3 砌体结构的破坏准则  33-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章宏观层次砌体破坏准则的研究  38-56
  3.1 概述  38
  3.2 砌体结构的连续介质假定  38-39
    3.2.1 连续性假设  38
    3.2.2 正交各向异性假设  38-39
  3.3 正交各向异性材料的强度概念  39-43
    3.3.1 正交各向异性弹性材料的本构关系  39-40
    3.3.2 基于正交各向异性材料的砌体强度特点  40
    3.3.3 国内外试验数据  40-43
  3.4 基于正交各向异性理论的砌体破坏准则研究  43-55
    3.4.1 基于最大应力理论的砌体破坏准则  43
    3.4.2 基于最大应变理论的砌体破坏准则  43-44
    3.4.3 基于单剪理论的砌体破坏准则  44-47
    3.4.4 基于八面体切应力理论的砌体破坏准则  47-51
    3.4.5 基于双剪强度理论的砌体破坏准则  51-52
    3.4.6 各破坏准则的比较分析  52-54
    3.4.7 构造砌体统一破坏准则  54-55
  3.5 本章小结  55-56
第4章细观层次砌体破坏准则的研究  56-69
  4.1 概述  56
  4.2 砌体细观模型假定  56-57
  4.3 砌体细观模型强度概念  57-58
    4.3.1 细观模型的本构关系  57
    4.3.2 砌体细观模型的强度特点  57-58
  4.4 砌体基体、增强相与界面破坏准则分析  58-62
    4.4.1 基体破坏准则分析  58-59
    4.4.2 增强相的破坏准则分析  59
    4.4.3 界面破坏准则分析  59-60
    4.4.4 砌体破坏准则分析  60-62
  4.5 验证砌体细观复合型破坏准则  62-64
  4.6 有限元验证砌体细观破坏准则  64-68
    4.6.1 模型的建立  64-65
    4.6.2 边界条件的确定  65
    4.6.3 砌体试件细观模型以及分析结果  65-68
  4.7 本章小结  68-69
第5章砌体匀质化模型的破坏准则  69-81
  5.1 概述  69
  5.2 砌体匀质化模型假定  69-70
  5.3 砌体匀质化模型的强度概念  70-71
    5.3.1 等效体积单元（RVE）的弹性本构关系  70-71
    5.3.2 等效体积单元的强度特点  71
  5.4 砌体等效体积单元的有限元模拟  71-77
    5.4.1 RVE 的有限元模型  71-72
    5.4.2 RVE 单元类型  72-73
    5.4.3 RVE 的应力应变曲线模拟  73-77
  5.5 砌体匀质化模型的破坏准则  77-80
    5.5.1 砌块的破坏  77
    5.5.2 砂浆的破坏  77-78
    5.5.3 等效体积单元的破坏准则  78-80
  5.6 本章小结  80-81
结论与展望  81-83
参考文献  83-90
致谢  90-91
附录  91

砌体的破坏准则研究

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