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混凝土随机损伤本构理论:分析断裂动力学的局限

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:随着研究的进一步深入,人们发现断裂动力学的局限性并不仅仅体现在框架之内,其理论框架本身的局限性也渐渐凸显出来。后续的试验研究表明,断裂动力学的框架体系可能并没有反应动态断裂的物理实质。而这些因素是不能够采用断裂动力学直接描述的。

混凝土随机损伤本构理论:分析断裂动力学的局限

断裂动力学的理论基础仍然是连续介质理论,在对裂缝的分析中引入了惯性力的影响,得到了某些特定情况下的解析解,同时建立了动态应力强度因子以及裂纹极限速度的概念,这些对于动态断裂的研究有着重要的意义。另一方面,在考虑了惯性效应之后,包含裂缝的波动场的分析变得异常复杂,所以目前所得到的解析解都是针对非常特殊的加载条件和裂缝构型,比如固定裂缝和匀速扩展裂缝,对于非匀速扩展的裂缝,目前还没有好的处理方法,这是断裂动力学框架内所具有的局限性。

随着研究的进一步深入,人们发现断裂动力学的局限性并不仅仅体现在框架之内,其理论框架本身的局限性也渐渐凸显出来。后续的试验研究表明,断裂动力学的框架体系可能并没有反应动态断裂的物理实质。断裂动力学预测的裂纹极限速率为瑞雷波速cR,然而高精度的脆性固体断裂试验[188,189]却发现,动态裂纹在其传播速度达到(0.34±0.02)cR时已经失去稳定性。此时固体的断裂面不再平滑,裂缝端部的持续分叉使得断裂面变得粗糙,并最终形成局部区域内的粗糙劈裂带。此时裂纹扩展的速率也由平稳转化为振荡。在Fineberg等人试验[188,189]的基础上,研究者[190,191]倾向于认为这种动态裂纹失去稳定性之后所表现出的不连续性和不稳定性才是动态断裂的物理实质。而这些因素是不能够采用断裂动力学直接描述的。所以,近年来对于动态断裂和损伤的细观研究大多基于离散建模的数值方法。(www.xing528.com)

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