混凝土I-II复合型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的非线性断裂分析

本项目拟采用理论分析、数值模拟及试验验证开展混凝土I-II复合型裂缝扩展全过程的非线性分析。首先采用激光散斑、光弹贴片及电阻应变片等测试技术，研究不同尺寸混凝土试件I-II复合型裂缝起裂、稳定扩展及失稳断裂全过程，裂缝扩展过程中裂缝尖端附近断裂过程区的形状及发展规律，由此得到混凝土I-II复合裂缝的开裂准则、断裂过程区长度、Kr阻力曲线及其尺寸效应。其次提出基于虚拟裂缝模型的混凝土I-II复合型裂缝扩展准则（非断裂准则），即建立外荷载在裂缝尖端引起的应力强度因子、开裂准则及虚拟裂缝闭合力引起的应力强度因子这三者之间的关系，由此通过迭代并借助有限元法计算不同尺寸混凝土试件I-II复合型裂缝起裂、稳定扩展及失稳断裂全过程并与试验得到的荷载－剪切位移曲线、裂缝扩展路径、Kr阻力曲线相比较，验证所提出的理论及数值模拟方法。这一研究成果对大体积混凝土结构的裂缝稳定性分析具有重要的理论及工程应用价值。