混凝土结构裂缝的形成与发展机理及控制技术研究

本项目将研究集料和胶凝材料体系对混凝土体积变化和收缩裂缝的影响机理，复杂应力条件下混凝土裂缝形成和发展的机理，裂缝发展的基本力学特征与控制参数，不同几何形状试件中裂缝尖端弱化奇异场的表征因子及其双K断裂参数，钢筋的桥联作用及钢筋混凝土的断裂特征，建立裂缝生成及扩展的断裂判据，给出使用条件下裂缝的预测预报方法；研制裂缝监测光纤光栅网络，实时监测混凝土裂缝的产生，确定裂缝位置，探索用混凝土电磁感应法对裂缝特性及危害程度进行诊断的新方法；采用一种新型纤维编织网增强高性能混凝土，对已开裂部分局部加强，探索出对结构裂缝无害性分散化和对裂缝控制的有效方法；研制纤维编织网喷射ECC复合薄层，发展对已裂结构有效修复的新途径。使我们能够在对裂缝形成与发展机理深入了解的基础上，给出评价混凝土结构裂缝的断裂准则和预测预报方法，提出结构裂缝诊断、控制与修复的新方法。研究工作有重要的学术意义和普遍的工程应用价值。 2100433B

本研究以国防工业、宇航工业用微小型结构件加工为应用背景，系统开展微细切削毛刺形成及控制技术研究，主要研究工作及创新性成果为： 1. 基于切削实验，系统揭示出毛刺形成与变化基本规律 在瑞士产五轴加工中心（Mikron UCP800Duro）上，选用硬质合金微细立铣刀切削6061锻铝和铝合金AlSi9Cu3等，研究了切削用量、刀具几何参数、刀面形态等对毛刺形成与变化的影响，发现了毛刺与亏缺形成经历的5个阶段，揭示出毛刺形成与变化的规律。 2.建立微细毛刺形成模型，初步实现了毛刺形成的预报 利用Johnson-Cook (J- C) 强度理论，描述出工件材料Al2024-T6从低应变率到高应变率下的动态行为，进而给出了其高应力、大应变及高温度场条件下的本构关系。采用网格自适应（Arbitrary lagrangian eulerian, ALE）技术对毛刺形成进行模拟，仿真结果与实际加工基本吻合，实现了微细铣削毛刺形成的预报。 3.基于刀具参数和切削路径优化，开发出主动控制毛刺技术 根据微细切削实验与分析，阐述了主动控制毛刺的精度原则、效率原则和位置原则，提出了改进零件结构设计、调整刀具参数、优化加工工艺和切削路径等主动控制毛刺的技术和方法，为实现少无毛刺加工开辟了途径。 4.制定毛刺评价标准（草案），填补了我国制造技术空白 在汲取德国、美国和日本等国标准或规范合理内核的基础上，参照现代机械加工零件表面质量的要求，将毛刺精度分为12级，采用毛刺高度和厚度两个参数综合评价毛刺。依托国家刀具检测技术中心，提出了“切削加工毛刺检测方法”和“毛刺评价方法”2个国家标准(草案) ，填补了我国制造技术的空白。 5.初步构建了基于网络的微细毛刺专家知识系统 基于ASP.NET平台，初步搭建出网络化毛刺专家知识系统，开发出由微细毛刺质量知识库、数据库和规则库组成的毛刺知识专家系统，搭建出毛刺理论研究与工程应用的对接平台，为实现主动控制毛刺提供了技术支撑。 本研究初步建立了微细加工毛刺形成与控制理论，圆满完成了课题研究计划确定的各项任务。

本项目利用先进的数码摄像可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术，进行堤坝的渗透模型试验，摄录土颗粒的移动轨迹，确定形成管涌的临界参数。基于散体介质颗粒流理论及其分析方法等细观力学手段，分析渗流与土介质的共同作用及渗流的贴壁挤土效应，深入研究管涌形成过程的细观力学机理。建立关于管涌形成和发展规律的细观理论模型，利用并开发PFC2D软件对管涌形成与发展过程中土颗粒的移动规律进行细观仿真模拟。结合堤防工程的管涌险情实例进行分析研究，为管涌险情的预测和治理提供参考意见。本研究成果对防洪减灾具有重要意义。 2100433B