混凝土損傷協(xié)同相變分析.pdf

1、混凝土損傷一直是工程力學(xué)界研究的熱門領(lǐng)域，雖然眾多研究工作者對混凝土的損傷和破壞已進(jìn)行了多年、廣泛的研究，但仍末找到令人滿意的答案，錢學(xué)森院士更是將其歸入“連基本概念也還不十分清楚的問題”。事實上，混凝土的破壞是各種尺度損傷的演化、發(fā)展和累積所造成的，從微觀尺度上原子鍵的斷裂、晶格的位錯(10-16-10-10m)等組成上的變化，到宏觀尺度上結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷、斷裂(10-3-100m)的產(chǎn)生，所以經(jīng)典意義上的混凝土損傷力學(xué)模型的研究尺度(

2、10-4-10-6m)，在整個損傷演化尺度中所占的比例非常小。因此，要想全面、客觀的描述混凝土損傷演化過程，就不能局限于某一損傷尺度的研究，而應(yīng)從系統(tǒng)的角度出發(fā)，借助于先進(jìn)成熟的系統(tǒng)方法論，如下面介紹的協(xié)同學(xué)，來對其展開研究。
　　協(xié)同學(xué)的創(chuàng)始人H.Haken在研究激光物理時發(fā)現(xiàn)，某種遠(yuǎn)離平衡的系統(tǒng)中所發(fā)生的無序-有序的轉(zhuǎn)變，與平衡相變之間有著某些類似的性質(zhì)，而這種類似性在物理、化學(xué)、生物學(xué)及其它學(xué)科領(lǐng)域，都有著普遍的意義。因此，

3、可將研究某一領(lǐng)域的系統(tǒng)相變的方法，應(yīng)用到其它領(lǐng)域的系統(tǒng)相變研究中來，這就是協(xié)同學(xué)的相變類比思想。經(jīng)過近半個世紀(jì)的發(fā)展，協(xié)同學(xué)相變類比的方法已經(jīng)發(fā)展成熟，并且在各個領(lǐng)域中都有大量的應(yīng)用。
　　已有的大量實驗表明，在整個混凝土損傷演化過程中，損傷由最初的隨機(jī)無序分布狀態(tài)逐漸演化為破壞區(qū)域集中有序分布，這是從無序到有序演化所表現(xiàn)出來的特有現(xiàn)象，具有明顯的自組織特征。因此，混凝土損傷過程從本質(zhì)上來說，是其內(nèi)部各子系統(tǒng)損傷在協(xié)同合作的基礎(chǔ)上

4、，對各種外界作用產(chǎn)生的具有明顯自組織性反應(yīng)的唯象表現(xiàn)，其特征與平衡態(tài)中出現(xiàn)的相變現(xiàn)象類似。
　　根據(jù)混凝土損傷演化過程中具有相變特征的唯象表現(xiàn)，我們可根據(jù)平衡相變的平均場理論，即Landau相變理論的基本概念和處理方法，類比到混凝土損傷相變過程中來。同時又考慮到相變臨界點處Landau理論往往失效，所以在研究混凝土損傷相變過程中必須考慮漲落力，即廣義Ginzburg-Landau理論。本文就是基于這個理論，利用協(xié)同學(xué)相變類比的思想