混凝土断裂力学：研究方法和结果概述

大约在20世纪70年代末期，混凝土材料包含拉伸软化的本构模型在试验中获得并得到了实际应用。紧接着，Hillerborg（1976）利用非线性断裂力学，提出了一种开创性的方法，发展出了基于黏聚裂缝模型的虚拟裂缝法（Dugdale，1960；Barenblatt，1962），一种基于有限元的数值模拟方法，并首先应用于素混凝土梁的裂缝扩展研究。此后，大量混凝土断裂模型被提出并用于预测混凝土材料的非线性断裂行为。

其他非线性模型还包括断裂带模型（Bažant和Oh，1983），两参数断裂模型（Jenq和Shah，1985），尺寸效应模型（Bažant，1984；Bažant等，1986），等效裂缝模型（Nallathambi和Karihaloo，1986），基于黏聚力的KR曲线法（Xu和Reinhardt，1998，1999a），双K断裂模型（Xu和Reinhardt，1999a）和双G断裂模型（Xu和Zhang，2008）等。概括而言，黏聚裂缝模型和断裂带模型用于有限元和边界元技术等数值模拟方法，而其他模型则是线弹性断裂力学概念基础上的修正形式。

本书主要介绍了使用上述各种断裂模型对混凝土类材料的裂缝萌生及裂缝扩展在宏观尺度上的研究方法和结果，共包括9个章节。

第1章对混凝土断裂力学进行概述，介绍本书的主要内容。

第2章对线弹性和弹塑性断裂力学进行扼要介绍，阐述了线弹性断裂力学对材料强度尺寸效应机理的解释，对采用线弹性断裂力学对混凝土断裂的早期研究进行了综述。

第3章介绍了混凝土的微观结构以及混凝土的拉伸断裂行为，并介绍了几种主要的软化函数。

第4章介绍了一种可用于计算外荷载产生的应力强度因子的高效方法，即权函数法，其可避免使用繁琐的有限元模型。该方法在双K断裂模型和KR曲线法中有所应用。(www.xing528.com)

第5章介绍了几种经典的混凝土等效弹性断裂模型，即将混凝土非线性断裂属性，经过某种等效之后，采用线弹性断裂力学（LEFM）的方法描述断裂特性，包括两参数断裂模型（TPFM）、尺寸效应模型（SEM）和等效裂缝模型（ECM）。

第6章介绍了双K断裂模型（DKFM）。相较于第5章介绍的等效弹性模型，这种模型的优点是可以描述混凝土断裂的起裂、裂缝缓慢稳定扩展和失稳扩展三个不同阶段。此外还介绍了确定双K断裂参数的解析法、简化法和权函数法。

第7章进一步对比讨论两参数断裂模型（TPFM）、尺寸效应模型（SEM）、等效裂缝模型（ECM）和双K断裂模型（DKFM）。

第8章介绍基于黏聚应力分布的裂缝扩展KR阻力曲线法以及求解KR阻力曲线的解析法和权函数法，并采用数值仿真技术对KR阻力曲线进行了数值研究。

第9章介绍混凝土断裂分析的数值模型，包括黏聚裂缝模型（或称虚拟裂缝模型）、裂缝带模型（或称弥散裂缝模型），以及考虑循环加载的改进旋转弥散裂缝模型。