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第1章 绪论 1

1.1 混凝土作为一种材料 1

1.2 混凝土的基本特点 2

1.2.1 多相性和非匀质性 2

1.2.2 多孔性 3

1.2.3 时变性 3

1.3 混凝土的断裂和传统强度破坏理论 4

1.4 研究意义 5

1.5 本书主要内容 7

第2章 线弹性和弹塑性断裂力学简介 8

2.1 线弹性断裂力学 8

2.1.1 能量释放率 9

2.1.2 应力强度因子 12

2.1.3 能量释放率G和应力强度因子K的关系 16

2.1.4 K控制区 17

2.2 弹塑性断裂力学 19

2.2.1 Orowan对Griffith理论的改进 19

2.2.2 裂缝尖端的塑性区 20

2.2.3 裂缝尖端张开位移破坏准则 25

2.2.4 J积分破坏准则 26

2.2.5 裂缝扩展阻力曲线（R曲线）的概念 29

2.3 混凝土断裂力学早期研究 30

第3章 混凝土的微观结构和拉伸行为 33

3.1 混凝土的微观结构 33

3.1.1 骨料的微观结构 34

3.1.2 水化水泥浆体的微观结构 35

3.1.3 混凝土中的界面过渡区 41

3.2 混凝土断裂过程的试验观察方法 41

3.2.1 激光散斑法 41

3.2.2 光弹贴片法 42

3.2.3 扫描电子显微镜 43

3.2.4 云纹干涉法 43

3.2.5 声发射技术 43

3.3 拉伸行为的应变局域化效应 44

3.4 断裂过程区 45

3.5 混凝土断裂试验的标准试件 46

3.6 常用软化函数 48

3.6.1 基于拉伸后峰应力-位移的软化函数 49

3.6.2 基于拉伸后峰应力-应变的软化函数 51

第4章 权函数法 53

4.1 概述 53

4.2 权函数的定义 53

4.3 一些已知的权函数 54

4.4 有限宽板的边缘裂缝通用权函数 56

4.4.1 四项式通用权函数 58

4.4.2 五项式通用权函数 59

第5章 经典等效弹性断裂模型 61

5.1 概述 61

5.2 两参数断裂模型（TPFM） 62

5.2.1 断裂参数的确定方法 64

5.2.2 应用示例 65

5.3 尺寸效应模型（SEM） 66

5.3.1 尺寸效应式 67

5.3.2 与两参数模型断裂参数之间的转换关系 69

5.4 等效裂缝模型（ECM） 71

5.4.1 断裂参数的确定方法 71

5.4.2 等效裂缝模型的尺寸效应预测 76

第6章 双K断裂模型 78

6.1 概述 78

6.2 基本概念 78

6.3 线性渐近叠加原理 80

6.4 等效裂缝长度的求解 82

6.4.1 LEFM解析法 82

6.4.2 简化法 83

6.5 双K断裂参数的直接测试方法 83

6.5.1 起裂荷载Pini和起裂韧度K？的确定 84

6.5.2 失稳断裂韧度K？的确定 85

6.6 双K断裂参数的曲线法 85

6.7 总应力强度因子K的叠加法及黏聚韧度K？的确定 85

6.7.1 计算K？的解析方法 86

6.7.2 计算K？的简化方法 87

6.7.3 计算K？的权函数法 88

6.7.4 应用K？确定双K断裂参数 89

6.8 解析法、简化法和权函数法的对比 90

6.8.1 材料特性 90

6.8.2 确定DKFM的方法对比 91

6.8.3 试件几何形状的影响 93

6.8.4 软化函数的影响 94

第7章 不同等效弹性断裂模型对比 96

7.1 概述 96

7.2 数值算例 97

7.3 不同断裂模型的尺寸效应分析 100

7.3.1 临界应力强度因子的尺寸效应 100

7.3.2 试件尺寸对CTODcs和CTODc的影响 101

7.3.3 尺寸效应模型中cf和TPFM中acs∞之间的关系 101

7.4 小结 102

第8章 基于黏聚应力分布的裂缝扩展KR阻力曲线 103

8.1 概述 103

8.2 求解KR曲线的解析法 105

8.3 求解KR曲线的权函数法 107

8.3.1 黏聚韧度的闭合表达式推导 107

8.3.2 四个阶段的计算公式 109

8.4 KR阻力曲线计算和试验验证 110

8.4.1 试验结果 110

8.4.2 裂缝扩展KR阻力曲线 111

8.4.3 样本尺寸对KR曲线的影响 113

8.4.4 P-CTOD曲线 114

8.4.5 CTOD与△a之间的关系 114

8.4.6 小结 115

8.5 KR阻力曲线的数值研究 115

8.5.1 材料特性和数值计算 115

8.5.2 KR曲线和稳定准则 117

8.5.3 试件几何形状对KR曲线的影响和尺寸效应 120

8.5.4 试件几何形状对CTOD曲线的影响和尺寸效应 120

8.5.5 试件几何形状对断裂过程区长度的影响和尺寸效应 120

8.6 小结 121

第9章 基于有限元的混凝土断裂模型 123

9.1 概述 123

9.2 黏聚裂缝模型 123

9.2.1 CCM（FCM）的材料特性 123

9.2.2 基本假设 124

9.2.3 有限元离散 125

9.2.4 TPBT试件分析示例 127

9.2.5 考虑网格重划分的离散裂缝法 128

9.3 裂缝带模型 129

9.4 循环加载下的旋转弥散裂缝模型 131

9.4.1 概述 131

9.4.2 混凝土平面单元 132

9.4.3 钢筋单元 136

9.4.4 钢筋局部黏结滑移效应的接触单元 137

9.4.5 非线性有限元分析流程 138

9.4.6 数值模拟示例 138

9.4.7 小结 147

参考文献 148

鸣谢 164

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