断裂力学早年用于比较脆的超高强材料,由于传统的强度理论计算在工程设计中的不足,研究者们逐步认识到所谓的低应力脆性破坏主要原因是由于实际材料中存在各种缺陷和裂缝,导致材料内部局部应力重新分布,尽管整个截面上的平均应力低于材料强度,但局部应力却可能远远超过材料强度。所以,应用弹塑性理论和新的试验技术,研究材料或结构中裂缝产生和扩展的条件及规��,这就产生了新的力学分支——断裂力学。近年来,断裂力学获得**的发展,研究范围也由金属断裂逐步拓展到其他材料,例如陶瓷、混凝土等非金属等的断裂问题,同时,断裂力学的发展还呈现出由宏观到细观,再由细观到纳观的势头。
1961年,M.F.Kaplan[3]**将断裂力学概念应用于混凝土,并进行了断裂韧度试验,引起当时学术界的注意和重视。此后30多年,针对混凝土断裂性能的研究,有关学者进行了大量的试验研究工作。随着研究工作的不断深入,舍弃一些不符合混凝土特点的假定、理论和试验方法,采用能反映混凝土本身特点的新假定、新理论和新试验方法,从而逐渐形成了断裂力学的一个新的分支——混凝土断裂力学。
由沈新普教授和黄志强副教授等所撰写的《混凝土断裂的理论与试验研究》一书是一本理论与试验并重的专著,书中介绍了利用层间界面准断裂力学和连续介质的弹性理论,采用物理试验、细观力学方法、数值计算方法和解析方法,深入研究了混凝土材料及混凝土结构的断裂失效问题。所得出的理论模型及试验结果可用于混凝土大坝等复杂且重要的混凝土结构的力学分析中,为这类工程结构的设计、施工和维护等提供参考。
本书是一本很有特色的专著,不仅具有重要的理论意义而且具有广泛的应用前景。本书主要有以下创新:
(1)结合混凝土准脆性断裂力学和固体塑性理论,提出了一种“分段线性塑性本构模型”,建立了考虑界面裂缝中的渗透水压影响的塑性加载条件。
(2)采用白光散斑数字成像技术,研究了混凝土试件在复合荷载作用下断裂的演化过程。
(3)采用数值方法,研究了给定尺寸的混凝土结构中损伤过程区的长度及其演化规律。