不同扩展准则下混凝土断裂全过程分析
王强 ， 董伟 ， 吴智敏 ， 费晓东
(1．大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室， ft．-7 大连116024；
2．大连理工大学工程力学系． 辽宁大连1 16024)
【摘要】 分别采用基于双K断裂模型和虚拟裂缝模型的裂缝扩展准则，计算了混凝土三点弯曲梁试件的
荷载一裂缝口张开位移曲线(P—CMOD曲线)，并与试验结果进行了对比，结果表明：基于两种模型的裂缝扩展准
则的计算结果与试验结果差别不大，但采用基于双K断裂模型的裂缝扩展准则计算的结果与试验结果更为接近。
【关键词】混凝土；裂缝扩展准则；P—CMOD曲线；起裂韧度
【中图分类号】TU313 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2014)09—0001—04
USING DⅡ FERENT CRACK PR0lPAGATIoN CRITEI oNS To
ANALYSIS THE CoM PLETE FRACTURE PRoCESS oF CoNCRETE
WANG Qiang ， DONG Wei ， WU Zhi．rain ， FEI Xiao—dong
(State Key Laboratory of Costal and Offshore Engi．Dalian Univ．
of Technology，Liaoning Dalian 1 1 6024，China)
Abstract：Two crack propagation criterions based on double-K model and fictitious crack model
were introduced to derive the load—crack mouth opening displacement curves(P—CMOD)of three—point
bending beams made with concrete．The results indicate that P—CMOD curves calculated using the criteri—
ons based on double—K model and fictitious crack model are basically consistent，while the peakload pre—
dieted by the propagation based on double—K model is more accurate than using fictitious crack mod e1．
Key words：concrete；crack propagation criterion；P—CMOD curves；initial fracture toughness
0 引言
Carpinteri和Massab6⋯针对虚拟裂缝模型 提出
了用应力强度因子表征的裂缝扩展准则，该准则认为
裂缝处于临界状态时，其裂尖的应力强度因子为零，
即裂缝尖端由外力引起的应力强度因子 与粘聚力
引起的应力强度因子 之差K 等于0时裂缝开始扩
展。众多学者应用此准则 对素混凝土I型裂缝、
复合型裂缝扩展全过程进行了分析，其计算结果与试
验吻合良好。徐世娘和赵国藩在线弹性断裂力学的
基础上考虑了粘聚区的作用，提出了双K断裂准
则 。模型采用两个参数起裂断裂韧度g⋯ml失稳韧
度 作为控制参数。且有K芝=KIⅢ+ ， 为峰值
荷载时，骨料粘聚力导致的粘聚韧度增值。众多研究
结果表明，双 断裂参数是反映混凝土材料内在属性
的固有参数，但是双K断裂准则中两个参数并不独
立，且准则并未考虑失稳后的裂缝扩展过程，因而该
模型只能作为裂缝的状态判据，而无法分析裂缝扩展
全过程。吴智敏和董伟 引在双K断裂模型的基础上
[基金项目] 国家自然科学基金项目(51109026，51121005)
将起裂韧度KIⅢ作为材料参数，提出了I型裂缝扩展
准则与I一Ⅱ复合型裂缝扩展准则。其I型裂缝扩
展准则认为当裂尖处外荷载引起的应力强度因子群
与粘聚力产生的强度因子矸之差大于起裂韧度
时，裂缝开始扩展。Dong和wu J叫采用该扩展准则
计算了三点弯曲梁及无限大板的P—CMOD曲线与
K 阻力曲线，计算结果与试验结果吻合良好。
上述两种准则从不同的断裂机理出发，具有相似
的表达，原理却完全不同。基于虚拟裂缝模型的裂缝
扩展准则认为，由于屈服应力的限制，临界状态时，裂
缝尖端应力为屈服应力，应力场不存在奇异性。而基
于双K断裂模型的裂缝扩展准则却认为混凝土作为
一种半脆性材料，其裂尖仍然存在一定的奇异性，裂
尖处的应力强度因子值应该为起裂韧度。鉴于此，有
必要对两种准则的差别进行研究。为此，文中分另J』噪
用裂尖处应力强度因子为零的裂缝扩展准则以及以
起裂韧度为参数的裂缝扩展准则，计算了混凝土三点
弯曲梁荷载一裂缝口张开位移曲线，并与试验结果进

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