混凝土导热-损伤耦合的理论与分形研究

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发布时间：2021-09-17

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混凝土导热一损伤耦合的理论与分形研究
伍颖h ，李卓球，孙明清
(1_中国地质大学工程学院，湖北武汉430074~2．武汉理工大学理学院，湖北武汉430070)
摘要：混凝土失效机理为原始缺陷在载荷条件和腐蚀环境的作用下造成其损伤累积和性能劣化。由于混凝土
破坏的混沌演化过程，为了表征混凝土单元不同损伤状态时的导热性能变化，采用主动式外热源激励和分辨率
极高的红外成像仪捕捉其表面温度场，得到一系列红外热像图样本，分析和计算其分形维数，再用基于分形维
数的损伤表征因子描述和表征混凝土不同损伤状态。涉及到混凝土导热一损伤耦合的理论研究和分形研究两大
课题以及试验样本的提取。
关键词；混凝土；红外热像；导热一损伤耦合；分形方法
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1672-7037(2008)02—0023—03
混凝土的损伤过程占到总破坏过程的3／4，
如何定义混凝土的损伤变量和描述其损伤状态，
直接涉及到混凝土损伤研究的方法、步骤和结论。
有效损伤特征因子的提取是结构损伤检测和评价
的关键，也是理论研究的重要方向。由于混凝土的
复杂性和混沌性，目前用分形方法研究混凝土的
破坏过程，无论从宏观还是细观、对裂纹还是断
口，都是方兴未艾和卓有成效。本文是在黄莉[1 等
人工作基础上开展的研究，具体思路是：考虑混凝
土的演化过程，将混凝土单元不同损伤状态时的
导热性能劣化通过被动式导热激励，采用分辨率
极高的红外成像仪捕捉其表面温度场，得到一系
列红外热像样本，重点和难点在于红外热像图定
量参数分形维数的提取和描述，最后采用基于分
形维数定义的损伤变量描述和表征混凝土的不同
损伤状态。
1 理论依据
1．1 混凝土破坏模型
混凝土的破坏模型如图1，研究表明：混凝土
的断裂破坏是初始裂纹的产生、扩展、分又和失稳
扩展过程，即裂纹微裂纹的动态演化过程。国内的
谢和平[2]、于广明【3 等学者通过研究还发现了混
凝土微裂纹演化的分形特性和混沌效应。
1．2 导热一损伤耦合方法
应力增加
一
脱粘界面聚纹发展、分叉
一一一一
收稿