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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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疲劳荷载作用下混凝土损伤力学特征试验研究
Experimental Study on Damage Mechanical Characteristics of Concrete Under Fatigue Load
2023年第6期
混凝土;疲劳加载;变形破坏特征;裂隙演化;能量特征
Concrete; Fatigue loading; Deformation and failure characteristic; Crack evolution; Energy characteristic
2023年第6期
10.19761/j.1000-4637.2023.06.016.06
甄治国
中铁二十局集团第四工程有限公司,山东 青岛 266061

甄治国

甄治国.疲劳荷载作用下混凝土损伤力学特征试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(6):16-20,25.

ZHEN Z G.Experimental Study on Damage Mechanical Characteristics of Concrete Under Fatigue Load[J].China Concrete and Cement Product,2023(6):16-20,25.

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摘   要:利用GCTS动态岩石三轴仪试验系统对混凝土试件进行了单轴条件下不同应力幅值和频率的周期疲劳荷载试验,研究了混凝土疲劳损伤破坏特征、变形机理及能量演化规律。结果表明:增大疲劳幅值与频率,混凝土更容易发生疲劳损伤破坏;单轴疲劳荷载作用下试件破坏主要分为初始加载阶段、疲劳循环阶段和疲劳破坏阶段三个阶段,其中,疲劳破坏阶段试件的弹性模量降低,滞回环面积增大,弹性能密度降低,耗散能密度增大,出现多条拉伸裂纹与贯通裂纹,直至发生损伤破坏;随着疲劳幅值及频率增大,试件破坏时的总能量密度及耗散能密度增幅增大;根据疲劳荷载作用下不同循环阶段的能量演化规律可以预测混凝土的疲劳损伤过程。 Abstract: The GCTS dynamic rock triaxial test system was used to carry out the cyclic load fatigue test of concrete samples under uniaxial conditions with different stress amplitude and frequency, and the fatigue failure characteristics, deformation mechanism and energy evolution law of concrete were studied. The results show that with the increase of fatigue amplitude and frequency, concrete is more prone to fatigue damage. The failure of samples under uniaxial fatigue load can be divided into three stages: initial loading stage, fatigue cycle stage and fatigue failure stage respectively. At the fatigue failure stage, the elastic modulus of the sample decreases, the hysteresis loop area increases, the elastic energy density decreases, and the dissipated energy density increases, and multiple tensile cracks and through-through cracks appear until damage failure occurs. With the increase of fatigue amplitude and frequency, the total energy density and dissipated energy density increase when the specimen is damaged. The energy evolution law at different cycle stages under fatigue load can be used to predict the fatigue damage of concrete.
英文名 : Experimental Study on Damage Mechanical Characteristics of Concrete Under Fatigue Load
刊期 : 2023年第6期
关键词 : 混凝土;疲劳加载;变形破坏特征;裂隙演化;能量特征
Key words : Concrete; Fatigue loading; Deformation and failure characteristic; Crack evolution; Energy characteristic
刊期 : 2023年第6期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2023.06.016.06
文章编号 :
基金项目 :
作者 : 甄治国
单位 : 中铁二十局集团第四工程有限公司,山东 青岛 266061

甄治国

甄治国.疲劳荷载作用下混凝土损伤力学特征试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(6):16-20,25.

ZHEN Z G.Experimental Study on Damage Mechanical Characteristics of Concrete Under Fatigue Load[J].China Concrete and Cement Product,2023(6):16-20,25.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:利用GCTS动态岩石三轴仪试验系统对混凝土试件进行了单轴条件下不同应力幅值和频率的周期疲劳荷载试验,研究了混凝土疲劳损伤破坏特征、变形机理及能量演化规律。结果表明:增大疲劳幅值与频率,混凝土更容易发生疲劳损伤破坏;单轴疲劳荷载作用下试件破坏主要分为初始加载阶段、疲劳循环阶段和疲劳破坏阶段三个阶段,其中,疲劳破坏阶段试件的弹性模量降低,滞回环面积增大,弹性能密度降低,耗散能密度增大,出现多条拉伸裂纹与贯通裂纹,直至发生损伤破坏;随着疲劳幅值及频率增大,试件破坏时的总能量密度及耗散能密度增幅增大;根据疲劳荷载作用下不同循环阶段的能量演化规律可以预测混凝土的疲劳损伤过程。

Abstract: The GCTS dynamic rock triaxial test system was used to carry out the cyclic load fatigue test of concrete samples under uniaxial conditions with different stress amplitude and frequency, and the fatigue failure characteristics, deformation mechanism and energy evolution law of concrete were studied. The results show that with the increase of fatigue amplitude and frequency, concrete is more prone to fatigue damage. The failure of samples under uniaxial fatigue load can be divided into three stages: initial loading stage, fatigue cycle stage and fatigue failure stage respectively. At the fatigue failure stage, the elastic modulus of the sample decreases, the hysteresis loop area increases, the elastic energy density decreases, and the dissipated energy density increases, and multiple tensile cracks and through-through cracks appear until damage failure occurs. With the increase of fatigue amplitude and frequency, the total energy density and dissipated energy density increase when the specimen is damaged. The energy evolution law at different cycle stages under fatigue load can be used to predict the fatigue damage of concrete.

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(1)单轴疲劳荷载作用下混凝土试件破坏主要分为三个阶段:初始加载阶段、疲劳循环阶段、疲劳破坏阶段。随着疲劳幅值及频率增大,混凝土试件更容易发生疲劳损伤破坏。
(2)混凝土试件疲劳破坏时,滞回环面积增大,弹性模量降低,试件抵抗变形能力降低。与单轴加载相比,疲劳荷载作用下,混凝土试件破坏时出现多条拉伸裂纹与贯通裂纹。
(3)混凝土试件发生疲劳破坏时,试件内部总能量密度及耗散能密度突增,弹性能密度降低,随着疲劳幅值及频率增大,试件破坏时的总能量密度及耗散能密度增幅增大。疲劳荷载作用下,根据不同循环阶段的能量演化规律可以预测混凝土疲劳损伤过程。

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甄治国.疲劳荷载作用下混凝土损伤力学特征试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(6):16-20,25.

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