混凝土研究-職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論

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1、河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)總結(jié)報(bào)告1緒論1.1混凝土研究的意義混凝土是由水泥、水、沙子、石子及各種摻和料或者外加劑混合硬化而成，是成分復(fù)雜、性能多樣的建筑材料。長(zhǎng)期以來，人們用線性理論來分析混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或內(nèi)力，而以極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法確定構(gòu)件的承載能力，但在使用上畢竟有局限性，為了克服不足，人們?cè)鲞^大量的研究工作，以便能正確反映混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際現(xiàn)狀。1.2混凝土發(fā)展簡(jiǎn)況為了能準(zhǔn)確對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性受力分析，各國(guó)學(xué)者對(duì)混凝土特性進(jìn)行了深入而廣泛的研究，逐步形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域，受到土木工程界專家的重視，應(yīng)用也越來越廣泛。第一篇比較系統(tǒng)介紹的是美國(guó)學(xué)

2、者，后有歐洲和亞洲的一些學(xué)者也在混凝土結(jié)構(gòu)分析方面進(jìn)行了大量的研究工作，日本研究者在起步較晚的情況下很快達(dá)到了應(yīng)用階段，并且在與試驗(yàn)的結(jié)合方面取得了很大的發(fā)展。改革開放以后，我國(guó)的一些學(xué)者到加拿大、美國(guó)和歐洲研修這方面的課程，回國(guó)后繼續(xù)深入研究，無論從實(shí)驗(yàn)研究或理論分析上均有很多成果，并發(fā)表了大量的論文，出版了多部專著。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，混凝土特性分析的研究有了很大的發(fā)展，不僅從分析方法，理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)研究上均取得了明顯的進(jìn)展，而且可以說，已經(jīng)到了相當(dāng)實(shí)用的階段。在混凝土本構(gòu)關(guān)系上，各國(guó)學(xué)者提出了多種多樣的模式，如線彈性理論、非線性彈性理論、彈塑性理論、內(nèi)時(shí)理

3、論、粘彈性和粘塑性理論等，但彼此之間還差異較大。1.3混凝土有限元分析的發(fā)展展望1.3.1試驗(yàn)技術(shù)混凝土的破壞原則及本構(gòu)關(guān)系均需要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在三軸應(yīng)力試驗(yàn)方面，由于壓力機(jī)能力的限制，現(xiàn)在的立方體試件普遍偏小，要發(fā)展大噸位的三軸壓力試驗(yàn)機(jī)。在粘結(jié)滑移方面，許多試驗(yàn)數(shù)據(jù)是基于拔出試驗(yàn)或剖開鋼筋，內(nèi)貼應(yīng)變片的試驗(yàn)。10河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)總結(jié)報(bào)告1.3.2混凝土的本構(gòu)關(guān)系對(duì)在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞準(zhǔn)則和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)關(guān)系，雖然已經(jīng)進(jìn)行了不少的試驗(yàn)和理論研究工作，但還不夠完善，數(shù)量較多的還局限于單向和雙向荷載，而在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還很

4、不充分。近十多年來，許多學(xué)者提出了不少破壞模式和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的計(jì)算公式，但由于試驗(yàn)方法不同，加上混凝土材料的性質(zhì)變異性很大，所得結(jié)果往往不太一致。許多問題還需要進(jìn)一步討論。對(duì)于近期發(fā)展的高性能混凝土、纖維混凝土、輕質(zhì)混凝土等的破壞準(zhǔn)則尚需進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)和總結(jié)。對(duì)于非比例加載、多次重復(fù)加載、特殊環(huán)境加載（高溫，冷凍等）條件下的本構(gòu)關(guān)系也需研究。1.3.3理論框架從理論方面來看，盡管有很多理論可供應(yīng)用，但對(duì)于像鋼筋混凝土這樣具有復(fù)雜本構(gòu)關(guān)系的結(jié)構(gòu)，尚需進(jìn)一步研究。例如，混凝土的受壓或受拉全過程曲線，都存在軟化階段。用彈塑性理論分析時(shí)，如何處理這一“軟化”現(xiàn)象，又

5、如斷裂力學(xué)對(duì)于處理已經(jīng)存在的單個(gè)裂縫的擴(kuò)展是相當(dāng)有效的。但對(duì)于經(jīng)常那個(gè)有成批裂縫存在的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)如何處理也是需要深入研究的問題。近年來，有許多學(xué)者將損傷力學(xué)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)分析，這方面的課程確實(shí)吸引了不少學(xué)者，研究工作相當(dāng)活躍，也有了許多成果。1.3.4數(shù)值方法的計(jì)算精度在混凝土結(jié)構(gòu)的有限元分析中，由于非線性因素很多，為了考慮這些非線性因素往往要引入許多參數(shù)，這些參數(shù)可能相互影響，有的還很難由試驗(yàn)直接測(cè)定。再加上混凝土材料本身的復(fù)雜性和離散性，有些短類和破壞機(jī)制還不完全清楚，所以對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性分析結(jié)果往往有較大的離散性。當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的非線性和軟化時(shí)

6、，隱式迭代的收斂性問題也很嚴(yán)重，往往由于計(jì)算不收斂而導(dǎo)致分析失敗。這也是在今后一段時(shí)間內(nèi)需要重點(diǎn)研究和改進(jìn)的問題。1.3.5有關(guān)分析軟件的開發(fā)與研究目前廣泛應(yīng)用的幾乎都是國(guó)外的商業(yè)軟件。我國(guó)是混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛的國(guó)家，但在軟件開發(fā)方面與國(guó)外差距很大。應(yīng)大力提倡研發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的功能強(qiáng)大的混凝土非線性有限元分析軟件。10河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)總結(jié)報(bào)告2應(yīng)力與應(yīng)變分析2.1向量與張量一些物理量則不僅與數(shù)值大小有關(guān)，而且還與方向有關(guān)，例如，力、速度、力矩等。這類具體大小和方向的量稱為向量，也成為矢量。通常采用字母、坐標(biāo)、矩陣表示法。張量是表征一些物理量或幾何量

7、的有效數(shù)學(xué)工具，但是它的嚴(yán)格定義比較難懂。2.2應(yīng)力分析力是物體間的相互作用。當(dāng)取某一物體（或由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)）作為研究對(duì)象時(shí)，我們可以把力分為外力與內(nèi)力。外力是指其他物體作用于該物體上的力；內(nèi)力是指該物體內(nèi)部各部分之間相互作用的力。應(yīng)該注意，內(nèi)力和外力在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)換的。例如，為了研究物體內(nèi)部相互作用的力，我們常用假想的截面將物體切開，取出一部分為研究對(duì)象，這一部分通常稱為隔離體。這時(shí)，另一部分對(duì)隔離體的作用力對(duì)隔離體來講是外力，而對(duì)整個(gè)物體來講是內(nèi)力。一般情況下，截面上各點(diǎn)的應(yīng)力不一定相同。此外，即使對(duì)于同一點(diǎn)，其截面方向不同時(shí)，應(yīng)力的大小和

8、方向也會(huì)不同。為了分析物體內(nèi)的一點(diǎn)應(yīng)力