混凝土复合型裂纹等εθ线形状应变能准则

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发布时间：2021-09-18

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混凝土复合型裂纹等8D线形状应变能准则
陈四利，吴海钰，史建军，孙海霞
(沈阳工业大学建筑工程学院，辽宁沈阳110870)
摘要：利用混凝土裂纹尖端附近等￡线，建立了卜Ⅱ复合型裂纹断裂等￡线形状应变能准则，并与
其他理论预测值以及试验数据进行对比分析．结果表明：该准则的预测结果与试验数据基本吻合．
关键词：混凝土；复合型裂纹；断裂准则；应变能；等￡线
中图分类号：TU528 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1007 9629．2012．02．009
Shape Strain Energy Criterion of Iso—g。Line for M ixed M ode
Crack in Concrete
CHEN Si—li， W己，Hai—yu， SHI J ian—jun， SUN Hai—xia
(School of Architecture and Civil Engineering，Shenyang University of Technology，Shenyang 110870，China)
Abstract：Using the iso一￡ line of concrete crack tip，the shape strain energy criterion of iso一￡ line for I-lI
mixed mode crack was established by comparing with the predicted value in other theories and known ex
perimental data．The results show that predicted value of this criterion is in agreement with known experi
mental data．
Key words：concrete；mixed mode crack；fracture criterion；strain energy；iso—s line
混凝土是一种多相复合材料，其破坏机理非常
复杂．人们发现混凝土的断裂破坏远低于其强度极
限的原因主要是由于结构中存在着各种缺陷和裂
纹，这些裂纹的存在显著地降低了材料的强度，导致
了工程中严重的断裂事故．要了解混凝土的断裂机
理，解决混凝土结构的裂缝扩展问题，需要正确测定
混凝土断裂参数，了解混凝土失稳断裂前裂缝扩展
过程与裂纹尖端附近区域的物理特性及力学行为．
实际结构中的裂纹通常处于组合应力的作用下，这
就使得裂纹尖端附近的应力场不是单纯的工型、Ⅱ
型或Ⅲ型，而是I，Ⅱ型甚至I，Ⅱ，Ⅲ型同时存在的
复合型．混凝土结构的大多数裂缝都是复合型裂缝，
其中lfⅡ复合型裂缝问题比较普遍．目前国内外研
究者提出的复合型断裂准则主要从应力、应变、能量
3个方面进行分析，即以应力为参数，如最大周向拉
应力准则[1 ；以应变、能量为参数，如应变能密度因
子准则_1]．本文以拉应力理论和应变能密度因子理
论为基础，考察了混凝土等e 线内的总形状应变能
变化，并提出了一个新的断裂准则即I_Ⅱ复合型裂
纹等￡。线形状应变能准则；给出了计算开裂角和临
界荷载的一般公式，并用本文准则预测结果与其他
理论预测值以及试验数据进行对比，验证了预
测结果的可靠性．
1 准则的理论基础
在IIⅡ复合型荷载作用下，混凝土裂纹尖端附
近的应力场口妇计算如式(1)所示．式中：，口，分
别为混凝土沿z，，z方向的应力；为混凝土
面的剪应力；0为开裂角；KI，K u分别为I，Ⅱ型裂
纹的应力强度因子；r为是裂纹尖端至等e 线的距
离；为泊松比．