混凝土损伤演化的协同学研究及本构模型的建立
姓名：魏金波 指导教师：于广明
摘 要
本文运用协同学的研究方法研究了混凝土损伤协同演化问题，并依据混凝土损伤协同演化机理建立了混凝土损伤的本构关系。包括：以体积应变为序参量的混凝土损伤协同演化机理；考虑涨落力的平稳性，以分形维数为序参量的混凝土损伤Markov过程的相变特征；混凝土损伤演化的本构关系；混凝土损伤演化的声发射现象和混凝土损伤演化过程的突变性、协同性的数值模拟；研究成果在土木工程中的应用。以混凝土的体积应变为序参量，建立了混凝土损伤演化的序参量方程，讨论了混凝土受压构件损伤协同演化机理，得出了控制体积应变可以改善混凝土的力学和变形特性的结论。混凝土的损伤过程为Markov过程。涨落力具有平稳性，是一白噪声过程。基于混凝土损伤的特性和混凝土损伤过程中涨落力的平稳性，依据朗道的相变理论，以混凝土裂纹的分形维数为序参量，揭示混凝土受载过程中的相变行为及序参量的演化规律。利用协同学的基本原理，对混凝土声发射现象进行了研究。混凝土声发射过程具有自组织特征和自相似性，并且以声发射事件计数率作为混凝土破坏过程的序参量，对混凝土声发射过程进行描述，讨论了在荷载作用下混凝土声发射行为的协同特征。混凝土声发射现象与混凝土裂隙的分形维数存在着密切的关系。因此借助于RFPA软件可以通过混凝土损伤过程的声发射现象来研究以分形维数为序参量的相变过程。本文应用数值模拟的方法验证了混凝土声发射的坼同效应，证实了研究结果的准确性和利用协同学研究混凝土声发射的可行性。通过本文的研究，希望能找到一条研究混凝土损伤演化和建立混凝土本构关系的新途径，从本质上揭示混凝土损伤演化的机理和规律，从而为混凝土的损伤检测、智能混凝土的研制、混凝土构件可靠度预测等问题的研究提供科学依据。
关键词混凝土：损伤；协同学；相变：声发射
