混凝土隨機損傷力學

前言

第1章 緒論

第2章 應力－應變分析

第3章 彈塑性力學基礎

第4章 損傷力學基本原理

第5章 混凝土確定性損傷本構關系

第6章 混凝土隨機損傷本構關系

第7章 混凝土動力損傷本構關系

第8章 混凝土本構關系的數(shù)值算法

第9章 混凝土框架結構分析

第10章 混凝土剪力墻結構分析

第11章 混凝土實體結構分析

第12章 混凝土結構隨機非線性分析

參考文獻

附錄A 張量初步

附錄B 混凝土細觀斷裂應變隨機場數(shù)值模擬

附錄C 多維隨機變量空間的剖分與選點

索引 2100433B

本書系統(tǒng)論述混凝土損傷力學的基本理論與最新研究成果，內(nèi)容包括：應力—應變分析，彈塑性力學基礎，損傷力學基本原理，混凝土確定性損傷本構關系，混凝土隨機損傷本構關系，混凝土動力損傷本構關系，混凝土本構關系的數(shù)值算法，混凝土框架結構分析，混凝土剪力墻結構分析，混凝土實體結構分析，混凝土結構隨機非線性分析。

目前混凝土塑性自由能的物理機制模糊不清，致使建立在嚴格的熱力學基礎之上的混凝土損傷力學陷于尷尬困境。本項目旨在通過描述微裂縫的摩擦行為，將塑性自由能貯存和釋放的細觀機制納入到混凝土隨機損傷研究中。沿著抽象細觀和具象細觀2條思路開展本構關系研究，并將其用于隨機結構分析。在微彈簧束模型中創(chuàng)造細觀元件組合以代表被鎖定的塑性自由能，通過試驗獲得自由能的釋放歷程和微彈簧束的隨機斷裂規(guī)律；在多尺度損傷理論中引入由微裂縫摩擦導致的細觀附加彈性應變能，通過擴展/廣義有限元分析跟蹤微裂縫群擴展-摩擦-再擴展的耦合發(fā)展過程；開展基于混凝土隨機損傷本構關系的隨機結構非線性分析，給出結構反應量的概率分布演化進程。實現(xiàn)真正融為一體的混凝土隨機彈塑性損傷理論描述，使混凝土結構非線性分析具有更加可靠的物理基礎，為混凝土結構可靠性設計提供有力工具。

針對混凝土損傷力學由于塑性自由能的物理機制模糊不清而裹足不前的困境，本項目開展了以下幾方面的研究：抽象細觀方面，尋求彈塑性自由能的簡化直觀表示，探索細觀彈簧的隨機斷裂規(guī)律，得到宏觀損傷變量的隨機演化函數(shù)。具象細觀方面，尋求彈塑性自由能的細觀直接描寫，從細觀彈性應變能推導宏觀彈塑性自由能，尋找具有細觀力學基礎的宏觀損傷演化規(guī)律。將細觀模型植入宏觀損傷理論框架，構建完整的3維彈塑性隨機損傷本構關系，發(fā)展隱式、半隱式回映積分算法。為非線性隨機結構分析中采用的代表性樣本點的選擇，構造點群識別算法。嘗試將隨機本構用于隨機結構。開展鋼管混凝土構件試驗作為對照。 本項目從細觀角度揭示了塑性自由能的物理本質，避免了目前尚難以實際開展的非連續(xù)介質有限元分析，為彈塑性自由能給出了便于使用的半解析表達式。抽象細觀自由能函數(shù)具有明確的物理意義而令人信服，為本構關系奠定了更為堅實的科學基礎，為發(fā)展多尺度隨機損傷力學提供了一條新的途徑。本項目通過對微裂縫擴展與摩擦的抽象細觀描述，合理反映拉、剪、壓不同損傷機制，建立起公開發(fā)表的文獻中首個全面反映混凝土單邊效應和約束效應的本構模型，為混凝土結構（隨機）非線性分析提供了有力的基礎理論和實用工具。本項目的點群識別算法可減少所需代表點的數(shù)目，因而有助于控制今后大規(guī)模開展隨機結構分析的計算量。

內(nèi)容提要

本書內(nèi)容包括：損傷及損傷力學，脆性材料的損傷力學分析、不可逆熱力學及損傷材料狀態(tài)方程描述；混凝土的損傷機理、強度及損傷斷裂；巖石的微觀斷裂機理及損傷特征，巖體（包括節(jié)理巖體）靜態(tài)及動態(tài)的損傷力學描述和數(shù)值模擬；最后介紹了以微觀與宏觀相結合研究巖石、混凝土損傷斷裂的新方法 分形幾何方法及其研究成果。