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研究生： 陳其雍
Chi-Yon Chen
論文名稱： 混凝土塑性破壞模型之研究
A Study of the Plastic-Fracture Model for Concrete
指導教授： 王仲宇
Chung Yue Wang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 95
中文關鍵詞： 塑性 、破壞 、碎裂 、顯性 、有限元素 、混凝土
外文關鍵詞： plasticity, failure, fragmentation, explicit, finite element, concrete
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    • 在本研究中，發展出一個程式以應用塑性破壞模型於有限元素分析之中，對幾個常見的混凝土破壞準則進行比較，並假設加載函數與破壞準則無關以評估不同的降伏準則與加載函數在混凝土行為之預測上所造成的影響。此外，程式中並結合碎裂演算法以模擬混凝土之開裂行為。
    研究結果顯示加載函數之選擇對混凝土力學行為之預測影響很大，加載函數與破壞準則具有相同形式之假設在某些加載狀態下可能導致較差的預測結果，將二者分開考慮可得到較精確之混凝土應力應變關係。


    In this study, a code was developed to implement the plastic-fracture model for finite element analysis. Several commonly adopted failure criteria are compared, and the effect of loading fuctions on the behavior of concrete are evaluated by the code. Besides, a fragmentation algorithm is incorporated into the code to simulate the cracking behavior of concrete.
    The results indicate that the prediction of the behavior of concrete is greatly affected by the choice of loading functions, and the models based on the assumption that the loading function and failure criterion have the same form may yield poor results under some loading conditions. Considering them separately may obtain the better prediction of stress-strain relationships of concrete.

    目 錄 摘要Ⅰ 英文摘要Ⅱ 目錄Ⅲ 圖目錄Ⅵ 符號表Ⅷ 第一章 緒論 1-1.研究背景1 1-2.研究動機 1 1-3.研究方法3 1-4.研究內容3 第二章 文獻回顧 2-1 混凝土之破壞準則5 2-2 混凝土之降伏準則與加載函數6 2-3 顯性有限元素分析6 第三章 理論分析與推導 3-1 塑性力學基本概念8 3-11 破壞準則8 3-12 降伏準則、加載函數與硬化法則9 3-13 流動法則 12 3-14 增量彈塑性應力應變關係 13 3-2 混凝土之之破壞準則、降伏準則、加載函數與硬化函數 19 3-21混凝土之破壞準則 17 3-22混凝土之降伏準則、加載函數與硬化函數 21 3-3 混凝土之塑性斷裂模型 28 3-31彈性及塑性區域 23 3-32破壞後之行為 26 3-4 顯性有限元素分析處理非線性及開裂問題之特性 39 第四章 數值計算研究 4-1 增量彈塑性應力應變關係之數值計算 41 4-11矩陣形式之彈塑性增量應力應變關係 32 4-12 流動向量之計算 33 4-13 應力之計算方法 34 4-14 強制應力增量滿足一致性條件 38 4-15 應力計算之一般程序 39 4-2 用於顯性有限元素分析之開裂演算法 57 4-21 概述 42 4-22 最大主拉應力方向 44 4-23 開裂方向之判斷 44 4-24 新結點之增加與網格之調整 45 4-3 計算結果驗證 62 4-31 各混凝土破壞準則之比較 47 4-32 各混凝土加載函數之比較 47 4-33 混凝土加載面在應力空間中之演變 48 4-34 碎裂演算法之驗證 48 第五章 結果與討論 5-1 各混凝土破壞準則之比較 64 5-2 各混凝土降伏準則之比較 64 5-3 混凝土加載面在應力空間中之演變 67 5-4 開裂演算法之驗證 67 第六章 結論與建議 6-1 結論 69 6-2 建議 69 參考文獻 71

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