[发明专利]一种用于确定开槽混凝土梁疲劳断裂能量的方法

说明书

一种用于确定开槽混凝土梁疲劳断裂能量的方法，步骤S1：确定宏观裂纹开口位移δ_macro；步骤S2：确定微观裂纹开口位移δ_micro；步骤S3：确定应力强度因子修正值步骤S4：确定桥接区域长度b；步骤S5：确定断裂能量G_F。

技术领域

本发明涉及一种用于确定开槽混凝土梁疲劳断裂能量的方法，特别涉及一种用于确定开槽混凝土梁疲劳断裂能量的应力强度因子修正值的方法。

背景技术

混凝土结构部件在使用过程中，由于受疲劳、断裂、腐蚀以及蠕变变形等因素影响，导致其使用寿命缩短。尤其当混凝土存在瑕疵或缺陷时，在载荷作用下，内部缺陷或微观裂缝会逐渐演变成宏观裂缝，进而导致混凝土材料发生断裂。影响混凝土材料发生断裂的主要因素有应力集中、加载速率、温度、热冲击等等。如果混凝土材料存在裂纹，裂纹尖端的应力增加，就会导致混凝土材料发生断裂失效。断裂失效具体由参数应力强度因子来表示，该参数表示了紧邻裂纹尖端部分的应力分布状态，同时，该参数也是混凝土疲劳断裂能量模型的重要参数之一。

然而，现有技术中关于应力强度因子的确定方法复杂，且过分依赖于样本实验，准确度不高，进而导致确定混凝土疲劳断裂能量的模型缺乏精度和稳定性。

发明内容

本发明提供了一种用于确定开槽混凝土梁疲劳断裂能量的方法，所要解决的技术问题是改善应力强度因子的确定方法，提高其精度和稳定性，进而提高混凝土疲劳断裂能量模型的精度和稳定性。

1.本发明提出一种用于确定开槽混凝土梁疲劳断裂能量的方法，所述开槽混凝土梁开设有V 形槽，所述V形槽处于混凝土梁长度方向的中间位置，由表面开口向内延伸，所述V形槽朝向混凝土梁的底部具有裂纹尖端，V形槽底部夹角在0.1°～5°之间，其特征在于，

步骤S1：确定宏观裂纹开口位移δ_macro：在任意位置x处的宏观裂纹开口位移δ_macro表示如下：

其中，c为总裂纹长度，即c＝a+b+l，a为宏观裂纹长度，b为桥接区域长度，l为微观裂纹临界长度，E为混凝土弹性模量，D为梁的厚度，σ_a为外部载荷作用应力，σ_b为使裂纹趋向于闭合的桥接应力，几何因数为：

几何因数为：

步骤S2：确定微观裂纹开口位移δ_micro：

其中，λ₁对应于微观裂纹补角β^*的特征值，为微观裂纹尖端处的应力强度因子经验值，μ_micro和ν_micro是剪切模量，参数A由下式给出：