基于斷裂力學(xué)的混凝土壩破壞過程數(shù)值計(jì)算方法研究.pdf

1、大型混凝土結(jié)構(gòu)（如:混凝土房屋、大壩、橋梁、碼頭等）是發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高人民生活質(zhì)量的重要基礎(chǔ)設(shè)施，一旦失事將造成巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失，其安全性必須得到保障。但在實(shí)際工程中，無論采取多么嚴(yán)格的裂縫控制措施，混凝土結(jié)構(gòu)工作時(shí)仍舊會(huì)存在裂縫，掘此，研究者們越來越關(guān)心裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響。目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多基于強(qiáng)度理論，難以合理地反映結(jié)構(gòu)中存在裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響，以及由此所催生的斷裂破壞，而斷裂力學(xué)理論可作為強(qiáng)度理論的補(bǔ)充理論來解決與裂紋有

2、關(guān)的工程問題。本文采用斷裂力學(xué)理論和有限元數(shù)值方法，對(duì)含有多種裂紋形式的二維和三維彈性體，對(duì)比研究了斷裂參數(shù)的不同計(jì)算方法，并利用處理循環(huán)荷載作用下裂紋面接觸行為的擴(kuò)展有限元方法和粘聚力裂紋模型、分析了裂紋對(duì)混凝土壩承載力的影響。本文的研究將為斷裂力學(xué)理論應(yīng)用到混凝土壩裂縫分析和混凝土壩的安全性評(píng)估提供技術(shù)依據(jù)。主要研究內(nèi)容和方法如下:
　　(1)針對(duì)二維和三維裂紋，采用傳統(tǒng)有限元方法研究了J積分方法和相互作用積分方法計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度

3、因子的計(jì)算精度，以及網(wǎng)格尺寸、積分點(diǎn)個(gè)數(shù)等因素對(duì)計(jì)算精度的影響。其中J積分方法較為簡單，適用于二維直線裂紋和三維平面裂紋的情形;相互作用積分方法利用功能互等定理，通過引入適當(dāng)?shù)妮o助應(yīng)力場和位移場來求解應(yīng)力強(qiáng)度因子，這一方法適用性較廣，可處理二維曲線和三維非平面裂紋問題。
　　(2)基于擴(kuò)展有限元方法，研究裂紋面的接觸問題。擴(kuò)展有限元方法可以在單元內(nèi)部引入不連續(xù)的位移場或者應(yīng)變場，允許裂紋從單元內(nèi)部穿過。將求解接觸問題的B(一)可微