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大型土木结构多尺度损伤预后的现状、研究思路与前景被引量：14: 2013年; 针对大型土木结构安全服役的迫切需求,提出了"治结构之未病"的学术理念和结构多尺度损伤预后的研究思路.指出这类结构安全的共性问题是其损伤跨越了材料、构件和结构层次,是从微/细观到宏观尺度的多尺度、跨层次非线性演化.从发展多尺度损伤预后方法的驱动力、结构多尺度损伤预后相关理论研究现状、大型土木结构多尺度损伤预后的关键科学问题与解决思路以及大型土木结构多尺度损伤预后的发展趋势等方面,综述了大型土木结构多尺度损伤预后研究的现状、研究思路与应用前景.指出结构多尺度损伤预后研究需解决的关键科学问题包括结构损伤多尺度非线性演化机理、结构遭遇极端灾害作用时损伤跨层次突变导致灾变的机理及其损伤过程预测以及大型土木结构损伤过程模拟与分析中的不确定性和预后可靠性等.最后,展望了发展结构多尺度损伤预后理论对于结构全寿命安全的应用前景.; 李兆霞; 关键词：结构健康监测

易损部位损伤导致的结构响应非线性效应: 2012年; 为探讨结构的失效机理,研究了结构中易损部位的损伤及其演化过程对结构局部和整体响应的非线性效应.对桥梁结构中典型的纵向加劲钢桁架的局部损伤破坏过程进行了模拟试验研究.通过在桁架的局部和整体分别设置力学响应的测试点,同步观测并分析了局部损伤区的应变分布以及桁架整体挠度的变化规律.研究结果表明:桁架易损部位的损伤演化导致局部应变与整体挠度响应产生了非线性效应;桁架焊接区域内的材料发生严重塑性损伤,大大加剧了局部应变分布的奇异性;在各级别损伤程度下,局部应变和整体挠度响应都与易损部位的损伤表现出弱非线性相关,而应变响应的非线性效应远比挠度响应明显.; 何顶顶李兆霞刘宇; 关键词：同步测试

土木结构损伤多尺度并发计算方法及其应用被引量：11: 2012年; 大型土木结构的损伤破坏是跨尺度演化的结果,因此单一尺度下的结构分析难以正确地反映结构的非线性损伤失效过程。该文根据结构损伤在宏观、细观尺度下的不同特征建立结构一致多尺度模型,并通过多点约束法进行跨尺度关联,实现了结构整体线弹性响应分析和局部细节易损部位的细观层次上弹塑性损伤分析的并发进行。计算结果表明:该文提出的结构损伤多尺度并发计算方法能够兼顾结构整体上的线弹性响应和局部易损部位在细观层次上的塑性损伤特征,在对结构多尺度响应与损伤特征进行准确描述的基础上,能够获得结构易损局部的细观损伤状态、演化过程及其对结构宏观响应与失效的影响。; 陈志文李兆霞卫志勇; 关键词：土木结构

考虑细观裂纹分形扩展的损伤多尺度分析: 2015年; 依据焊接区细观裂纹扩展形态的分形特征,建立了分形损伤变量,推导了应变—损伤耦合本构方程,结合多尺度数值分析模型,研究了焊接构件从细观裂纹开始到构件断裂的跨尺度损伤演化过程,结构表明:数值模拟结果与实验观测相一致,分形损伤变量具有正确性和合理性。; 李杰李兆霞赵超凡; 关键词：分形维数

带随机微缺陷椭圆孔口的应力分析: 2015年; 利用复变函数方法,构造了保角变换函数,求解了带随机半圆形微缺陷的椭圆孔口应力场.通过分离保角变换函数,得到了微缺陷与宏观椭圆孔口应力场解析解的分离形式.研究结果表明,微缺陷主要对椭圆孔局部应力场产生影响,而对于远离微缺陷区域的应力场则影响较小.当椭圆形状固定时,微缺陷端部的应力集中系数仅与缺陷半径及微缺陷的位置有关;缺陷越小,应力集中系数越大,且此数值远大于无缺陷时椭圆孔口的应力集中系数,说明当孔边带有微缺陷时,尽管缺陷尺度远小于椭圆孔的尺度,但微缺陷对椭圆孔边缘应力集中的影响仍不容忽视.; 周胜李兆霞; 关键词：微缺陷椭圆孔口复变函数应力集中系数

焊接结构内部孔洞演化特征及其多尺度损伤表征被引量：5: 2015年; 为了研究结构失效过程中焊接细节处的宏细观损伤演化过程,以含细观孔洞的焊接构件为对象进行拉伸试验,综合采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术分别同步记录拉伸过程中构件内部细观结构和宏观力学性能的演化过程。试验结果发现随着构件变形的增加,其宏观性能变化表现为弹性模量的线性减小,同时其内部结构演化表现为新孔洞的萌生和原有孔洞的增长,孔洞总体积随塑性变形呈线性增加趋势,构件在不同的变形阶段,孔洞的体积与数量之间的关系都呈现出分形特征,分形维数随塑性变形的增加呈平缓增加趋势。根据构件宏观力学性能与其内部孔洞总体积之间的关系,并结合分形特征的意义,提出一种多尺度损伤表征方法,并用基于Lemaitre理论的损伤量化方法对其进行验证。结果表明新的损伤表征方法不但具有更加明确的物理意义,同时还可以很好地描述细观孔洞萌生、增长直到构件断裂的损伤跨尺度演化导致失效的过程。; 赵超凡李兆霞; 关键词：分形维数

结构疲劳损伤演化过程的多尺度同步观测与分析被引量：1: 2012年; 大型土木结构的失效劣化过程是一个跨尺度损伤演化过程,在相同的时间节点不同的空间尺度下,通常表现出独特的损伤演化响应特征和力学特性。该文以某大型桥梁纵向加劲钢桁架的缩尺模型为研究对象开展疲劳损伤演化过程多尺度同步观测试验工作,综合运用电测技术、光测技术和动态测试技术实时监测桁架疲劳损伤演化过程,据此分析对比桁架在细观和宏观尺度下的损伤演化响应特征和力学特性。在电测技术观测到桁架局部疲劳裂纹萌生之后,光测和动态测试技术得以继续追踪疲劳裂纹的扩展过程并评价局部损伤演化对构件以及结构整体力学特性的影响,结果表明:结构局部细观尺度上的损伤演化不至于影响结构宏观尺度的整体力学特性,但是局部损伤的累积必将导致结构失效劣化。; 何顶顶李兆霞黄跃平; 关键词：力学特性

A mesoscale model based on Monte-Carlo method for concrete fracture behavior study被引量：4: 2012年; An aggregate generation and packing algorithm based on Monte-Carlo method is developed to express the aggregate random distribution in cement concrete. A mesoscale model is proposed on the basis of the algorithm. In this model, the concrete consists of three parts, namely coarse aggregate, cement matrix and the interfacial transition zone (ITZ) between them. To verify the proposed model, a three-point bending beam test was performed and a series of two-dimensional mesoscale concrete models were generated for crack behavior investigation. The results indicate that the numerical model proposed in this study is helpful in modeling crack behavior of concrete, and that treating concrete as heterogeneous material is very important in fracture modeling.; ZHANG NaiLongGUO XiaoMingZHU BiBoGUO Li; 关键词：中尺度数值模式混凝土骨料蒙特卡罗方法 MONTE-CARLO方法水泥基体

损伤跨尺度演化导致的混凝土强度尺寸效应被引量：3: 2014年; 基于直接从混凝土破坏机理出发建立的混凝土材料微裂纹模型,对不同尺寸的混凝土三点弯梁试样进行了多尺度建模,对损伤演化导致的试样破坏进行了数值仿真分析,探讨了混凝土尺寸效应的发生机理.研究结果表明:混凝土材料微裂纹模型能成功模拟混凝土中微裂纹分布式生长、聚合、宏观裂纹形成与扩展、试样破坏的全过程;随着混凝土梁试样尺寸的增大,试样中的微裂纹数目及其分布的随机性也随之增加;这些裂纹在微细观尺度上的无序效应在损伤跨尺度演化过程中被放大,导致混凝土试样的宏观力学行为随之变化,即强度减小,断裂能增大,宏观性能的离散度减小;损伤跨尺度的非线性串级发展是导致混凝土强度尺寸效应的根源;相较于Bazant尺寸效应,模拟结果更符合Carpinteri多重分形尺寸效应律.; 王康吴佰建李兆霞; 关键词：混凝土尺寸效应

功能梯度材料组成的飞行器前锥损伤性能分析: 2013年; 为了研究由C/C-SiC功能梯度材料组成的飞行器前锥在气动载荷作用下的损伤演化过程以及不同的材料分布方式对飞行器结构损伤演化性能的影响,建立了功能梯度材料的弹性损伤本构关系.基于有限元软件ABAQUS的二次开发,将功能梯度材料的损伤本构关系引入飞行器结构性能的数值分析过程中.研究结果表明:气动载荷下的结构损伤演化经历了一个快速上升然后逐渐稳定的过程,损伤演化的速率与结构温度场变化速率密切相关;飞行器前锥前端的损伤演化很快达到稳定,但由于前端材料热导率低且温度梯度较大,热应力和热应变较高,其损伤程度最严重;功能梯度材料指数分布函数参数变化时,飞行器前锥结构损伤演化趋势不受其影响,但损伤值随着参数的增加而减小.; 王新月李兆霞; 关键词：气动载荷功能梯度材料用户接口

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