问答及答辩结果在线视频

我首先觉得这个武明鑫同学

能够把这个试验和数值分析

在这个混凝土动力冲击性能方面

把试验和数值分析结合起来

来进行研究

这个这一点

我觉得是很难能可贵的

因为目前尤其是把这些

这个长期的试验工作

然后要跟细观仿真研究来互相验证

这个还是

这个工作做的非常好

另外在论文发表方面

也是非常突出的

我就提几个问题供参考

第一个就是现在

你这个试验和计算

基本上是针对落锤试验

也就是它的应变率

大概在10的零次方到一次方

负一次方到一次方

这样一个范围里面

另外针对的试件

是一级配的混凝土

那么所以这个成果

因为前面提到

出发点是从高坝抗震

混凝土坝抗震这一块

但是好像混凝土坝的

地震作用的应变率呢

通常是10的负三到负四次方

这样一个范畴里边

那么而且它也不是冲击

它是一个往复循环作用

再有呢

大坝混凝土呢

基本上目前一般是三级配

到四级配

大概是高坝的话

四级配比较多

所以你这个

这样一个应变率

这样一个试验

这个成果怎么用到

大坝抗震方面的话

这是一个问题

第二个呢我最兴趣的呢

就是这个试验计算的结果

我们现在在动力特性方面

最关心的就是动力跟静力的

性能差别就体现在率效应上

那么这个率效应就是

怎么一个原理机理

其实到现在并不是很清楚

而且通常呢

因为这个混凝土的动力特性

分成了两个阶段

就是它是一个直线

那么在这个转折点呢

就是10的零次方左右

这是大量的国内外试验

都证明了的

那么这个

这两个阶段呢

现在一般认为呢

它这个率效应这个机理

也是不完全一样的

因为在右边这个

这个高频的情况

率效应是非常显著的

低频的率效应不是很显著

但是这两部分的机理

可能有些

有些差异

通常的概念认为高频的情况下

惯性起了很大主要作用

低频的时候

惯性基本上不起作用，可以忽略的

所以这两个机理并不完全相同

从你这个

这个仿真计算里边的话呢

就是你把那个惯性

就是所谓动能的这一部分能量

和这个动力强度增长的

这一部分能量的话

就是两个分开的

分开就是一个叫DIF

一个叫CIF

这么两个

那么我就不清楚

你这样这个

计算结果呢

数值计算结果是反映出来

动力跟静力比

强度提高了

是有率效应的

那么这个率效应呢

在你这个模型里边呢

材料性能主要体现在

接触面这些弹簧参数上

这些弹簧参数呢

静的动的是一样的

并没有变化

那么为什么在动态

荷载作用下边呢

能够体现这个

这个率效应

那么这个率效应

你把惯性又去掉了

那么剩下就是材料本身的

那么材料本身的

主要体现在弹簧参数

弹簧参数那静动又是一样的

那么结果得出来了

动态的是有这个率效应

这个原理能不能进一步说说

就是这方面我觉得不是很清楚

为什么在同样的弹簧情况下

在静动荷载作用下边呢

它出现了这个率效应

那么这个就牵扯到了

这个率效应怎么个理解

其中常规的就是在高频

高幅频冲击下

这个比方像爆破

或者是这个枪弹什么爆破的

那么这个强度要提高很多

那么这个提高

过去认为是惯性起很大作用

在你这个里边

是把惯性去掉了

但是后来你又提到呢

这个断裂的时候变成动能

这个动能体现在

就应该体现在惯性上

所以这个中间的概念

我觉得是

不是非常清楚

特别是联系到后来

同样这个问题

联系到后来预静载

加了预静载以后呢

你说是因为动能增加了

完了也能够体现强度反而提高了

动强度反而提高了

那这个问题呢

就是怎么来解释这个问题

现在还是存在争议的

但是从你这个计算里边

怎么能体现成

我觉得就是材料参数都没有变

你加了一个静荷载以后

动荷载就能提高

这个机理没说的很清楚

你说是由于静荷载

增加了应变能

这个我觉得不太好理解

因为你这个

应变能主要体现在弹簧

加了一个静荷载

弹簧已经受了一部分力了

你再加动荷载呢

这部分就是弹簧的这个承受能力

应该是削弱了

那么怎么能够反而使得

它这个动能能提高

这个解释的不是非常清楚

你能不能进一步阐述一下

因为我觉得这个

如果通过你这个试验和计算

能够把率效应的问题

说的很清

比较清楚一点

就是很大的贡献我觉得

因为这个问题到现在

我觉得还是存在争议的

所以我主要是对这个论文

很感兴趣的

主要是在这一部分

当然最后这个

你用颗粒元来看

那么包括用无粘结的钢筋混凝土

这个例子来进行计算

这个工作也是挺好的

不过我觉得

这个颗粒元的一个特点

它是在离散元的一个分支

可以说

它是可以

在大变形的情况下

这是有限元无法解决的

要用流形元

或者这些来解决

那么在你这个

整个这个过程里

都不牵扯到大变形

都是小变形

所以这个颗粒元的优势

好像也不一定这个

比方像你这个钢筋混凝土

你现在要用两种模型

互相来迭代来做

那么在有限元里

这个是可以合成一个模型的

钢筋跟混凝土是可以联合在

一个模型里

不需要通过两个模型

来迭代这个

所以我觉得这个

这里边好像

颗粒元的优势

好像没有充分体现出来

因为它没有

不涉及到大变形的问题

我就举这些问题

供你进一步参考

因为我想这些问题搞清楚

对你下一步进一步深化

在你现在这个程度基础上

我觉得还是很有意义的

总的我觉得这个

这个工作做的还是很深入

很细致的

我就提这些

提几个问题

这个本身这个选题

我觉得是我们目前

就刚才陈院士讲的

是国际上关注的一个焦点

也是确实没有解决的问题

刚才陈院士讲的第三

第二个问题我也非常感兴趣

呼应一下这个问题

另外我再提几个问题

一个就是说我们在细观

这个模拟的时候

大家最关注的是

它的细观的参数的来源

对吧

这个它的敏感性

包括你投放骨料的敏感性

因为后来有一些

就是说是弯拉的

劈拉的、直拉的

有一些这个

虽然跟你的试验对的还可以

但是感觉上呢

还是

是不是有点这个

里边的敏感性在里头

请做一个解释

第二个就是

你论文里边的25页

有一张图做出来

就是2.6那个图

这个看的不是特别清楚

就是你刚才那个PPT里边

也是有的

就是轴拉和弯曲

好像是重的

感觉着

对吧

劈拉是

好像是有一点点区别的

这个好像

我们说一般的弯拉

和这个直拉的话呢

也是有一定的区别的

我说这个图

你是怎么测的还是碰巧了

你稍微做一个解释

第三个是这个

就是在这个无粘结的时候

你做那个梁的时候

实际上你是把这个

钢筋的动应变测出来

然后往上

往上加的

对吧

那么实际上呢

就是说我们已经承认了

钢筋呢它也在

有一个动力变形的过程

对吧

那么这样的话

实际上就从你

就你将来要真正去用的时候

你首先要把钢筋的这一套东西

测出来

对吧

然后再放到

再放到里边去

那么这个过程的话呢

就感觉到

那么这个

假如说你做钢筋的试验

你只能做你的直拉试验

对吧

那么放到这个地方来的话呢

它是又是一个弯拉的过程

那么如果说直拉和弯拉

有区别的话

也可以跟刚才那个图

那个联系在一起的

如果有区别

那么这个到时候

真正去用的时候

你怎么样来进行校准呢

这是第三个问题

第四个问题呢

是你我觉得你的试验做的

我觉得还是这个比较好的

但是我认为呢

就是说你的测量的手段

我认为还有

有待这个改进的地方

比如说你最后测那个裂缝的

最终宽度

对吧

你的过程你可以计算出来

但是你的测量呢

只能测出来最后这个

所以这是我觉得

有一点遗憾的地方

能不能

我们现在有好多测量

就是过程测量的手段

你完全可以把这个过程

也给它测出来

那么这样进一步验证

你的计算方法

可能这个显示你的成果的水平

可能更高

提这么几个问题

感觉武明鑫同学

这个毕业论文写的非常好

提的模型

然后咱们试验认证了

尽量是一个闭合的这么一个

这个过程

我呢觉得

就是在跟李老师的这个问题

有一点类似的地方

因为在做数值分析

或者做模拟的时候

其实参数是非常重要的

我提一个小问题

就是在你的表2.2

23页的那个表

平行粘结参数

你给了一系列的参数

比如来说Kn比上Ks拔

以及它的就是砂浆的

它的法向和切向的强度

那在你的第55页表4-1呢

有一个反演的结果

对比一下这两个

就是对于混凝土的

比如来说Kn比上Ks

这是有差别的

就是你的骨料

比如来说是表4.1是1.9

表2.2是1.5

以及还有想确认一下

就是法向强度σn

和径向强度σs

是不是你表格里的

表2.2里面的σc和τc

因为这个参数的话

需要有一致性

我估计它应该是一样的强度

但是这里边的强度参数

差别是相当大的

就是法向强度和切向强度

比如来说表4.1里面

法向强度是36

对于混凝土来说

36、24、12

而你2.2这个表格里面

是15、10、5

切向强度差别就更大

就是4.1里面的

切向强度是54、36、18

2.2里面是18、12、6

希望你解释一下

就是说因为知道它是反演的结果

但是因为你是在一个模型里面

你是怎么考虑的

各位看看还有什么问题

这样是不是请武明鑫同学

你大概综合起来

一起考虑回答一下好吧

我整理了那个各位老师

所提出来的一些

主要的建议和问题

然后我再此进行一个统一的回答

如果有什么遗漏

然后请各位老师提醒

首先第一个是关于那个

陈院士所提出来的

有关研究应变率范围的

这样一个问题

实际上我所做的这个

混凝土冲击性能的

这样一些模拟

试验手段和仿真方式

确实主要的应变率范围

是这个10的负一次方

到10的一次方的

这样一个应变率范围

主要的考虑是在这个

您所提到的这个10的负三次方

到10的负一次方

这样一个较低的应变率

高应变率的范围内

实际上已经有很多的

这样一个完整的试验

和数值仿真的研究成果

包括我们水科院

和河海大学的很多单位

都已经做过这方面的研究

然后我所做的这方面的

应变率的范围

实际上对前面的工作的一个补充

和一个延续

然后另外就是我的主要的工作

是对这个混凝土的

这种动态的力学机理的

这样一种研究

所以就是只是研究

在这个高应变率情况下

这个混凝土的力学特性的

这样一些规律

所以说我相信只要是在这个

中高应变率的范围内

能够模型得到一定的验证

那么在对于其它的应变率范围

这个模型也是有一定的

这种适用空间的

也是可以进行

就是在将来的工作当中

进一步的对于那个

我们所关心的

这样一个应变率范围

进行一些这种研究

然后另外和这个相关的

就是王老师所提出来的

就是关于这个对于三种不同

宏观角度上

对于三种不同抗拉强度的

这样一个动力增强系数的修正

实际上对于我们新的规范规定

是有这个高坝抗震的

这个混凝土的动力增强

从这个提高30%

降为提高20%

在我的研究当中实际上这个

实际从规律上来讲

弯拉强度的提高系数

是比直拉和劈拉要高

那么就仅从弯拉强度来讲

也只是动力增强系数

勉强能够在那个

10的负三到10的负四

应变率范围内能够达到20%

可以说是最高20%吧

所以我觉得这个

从我们的规范角度上来讲

它将这个动力增强系数的

这种降低

从30%降为20%是非常合理的

而且是有一定的这个试验依据的

第二个问题

是也有很多老师提出来

关于这个率效应的这样一个机理

以及这个弹簧参数的

率无关的这样一个问题

那么我是做了一个

加一个率无关的一个示意的图

就是来解释一下

我这个模型，细观模型

和这个宏观对比的这样一个过程

实际上我们比较了解的

对于这个混凝土动力强度的理解

更多的是从这个宏观角度

比如说我们有一套宏观的

这样一种静动力试验

那么得到了这样一套

它的本构关系

可能包括弹模

泊松比、强度这样等等

这样的一个应力应变曲线

那么将这个宏观试验

所得到的强度

和这个应变率画出来之后

这样一个随着应变率增加

而动力强度增长的这样一个结果

就是我们经常所说的

这样一种率相关

在很多的模型模拟当中

实际上也将这样一种

随着应变率增加

强度增加的这样一种相关关系

在作为一个模型参数

输入给了这样一个模型

来进行对这个

这样一个宏观本构关系的

这样一个描述

但是在我的这样一个

细观颗粒元模型当中是这样

我的细观参数

也就是这个是颗粒单元之间的

这个弹簧的相互作用

在这两个颗粒之间的相互作用上

我是假设的

是不随着应变率的变化而变化的

但是对于这个整体的一套的

这样一个细观颗粒的系统来说

在这个模拟当中

我首先是考虑惯性力的

它是一个求解惯性力的过程

我是一个动力的

这样一个输入加载

那么在这个

不同加载速率的情况下

这个整个系统的这个结构的过程

就是力学的这样一种过程

和这个破坏的过程

实际上是不同的

比如说在较低的应变率情况下

它可能是这样一个

单一裂纹的破坏

但是在高的应变率情况下

它就会产生很多的弥散式的裂纹

这两种不同的破坏方式

和破坏过程

这种细观结构上的

这种破坏的不同

实际上就表现了这两个结构

在不同的加载速率情况下

这种结构的耗能形式

也就对应着

实际上对应着

不同的宏观本构关系

和这样一个率相关

这个宏观的本构关系是从这个

以这个宏观试验的测量方式

在这个这种加载的端上面

所测量得到的

实际上中间的变化过程

是不一致的

然后关于陈院士所提到的

所提到的

有关这个不同的应变率范围

然后它的这个率相关的

这样一种

这样一种机制是不同的

那么在我的这样一个模拟当中

实际上是暂时的

确实是没有考虑这个

本构关系这样一种输入的变化

暂时用的是这样一种

就是细观参数的

率无关的这样一种参数形式

那么通过的就是这种

细观的结构的破坏

在这个模型结构破坏

已经得到这样一种

宏观关系的基础上

我可以考虑

在如果我想考虑材料强度的话

我就把惯性力拿掉

就不再考虑这种结构的效应的话

所以提出来动力增强系数DIF

如果我还是考虑

这样一种惯性效应

是整个结构的耗能的形式的话

我就把总荷载放在里面

就是提到的那种

承载能力的增强系数

就是CIF

这是这两个增强系数的不同

另外对于这个初始静载的问题

就是目前从我们的研究上来看

研究的结果上来看

从这个细观破坏的过程

和这个能量的角度上来看

就是随着这个初始静载

对这个应变能和总的能量

有一定的影响

您所提到的关于这个本构关系

由于它预先加了初始静载

那么对于这个本构关系

会产生哪方面的影响

目前在这个模型当中

暂时还没有考虑

就是以现在这样一种

率无关的一种本构关系

所得到的效果

如果要是进行进一步的深入的

这种这个本构关系上面的探讨

可能这个模型

还需要进一步的这样一种研究

第二个

第三个主要的问题是

各位评委委员所关心的

有关这个参数反演的问题

那个感谢张建红老师

帮我发现论文上的问题

确实是那两个表格上面

强度的前后的符号没有统一

就是实际上那个强度

就是σn、σs和那个σc和τc

是一样的

一个指法向的强度

一个是指切向的强度

然后对于我的这个

细观参数的选取是这样考虑的

如果我的这个

因为我的数值仿真和试验

基本上都是一一对应的

如果我试验当中

采用的是同样一种的混凝土材料

比如说我三种抗拉强度的试验

或者我的落锤试验当中的

混凝土梁

预应力也好素混凝土也好

这个混凝土都是同样一种材料的

那么我的细观参数是同样一套

然后关于李老师所提到的

敏感性的问题

我在参数反演的过程中

不是一个试件所反演的结果

都是至少要三到四个试件

去做同一套

因为想选取一个

最优的细观参数的组合

要把这个模型的随机性

考虑在里面

就是选取这样一套

最优的细观参数组合

保证这个重复性的问题

然后这样做一个反演的工作

然后而且要保证同一套材料

不管它是在什么样的

应变率条件下

或者是在什么样的

加载方式的情况下

只要是同一种材料

就用同样一套细观参数

一旦根据某一个宏观试验

反演得到了这一组

最优参数结果

那么在其它的模拟当中

是不会改变的

所以在这样一个

整本论文的这样一个整体来看

所有的细观参数

大概是有三套

一个是不同抗拉强度的

那个试验的分析

第二个就是落锤试验的

素混凝土

和预应力混凝土的那一套分析

第三个就是预静载的那个

因为是当时是做的这个

水科院完成的

这样一个试验的一个模拟

所以是根据水科院的

一个试验成果做的一个反演

所以整个论文

大概就是三套参数系统

第四个主要的问题

是关于试验方面的问题

试验方面的问题

李老师提出来

有关这个无粘结

预应力钢筋的这个本构的问题

因为我的细观参数

是没有办法通过宏观的

这样一个试验结果得到的

但是我的颗粒元-有限差的

这样一个耦合的

这样一个模拟当中

有限差的本构输入

实际上是一个宏观参数的输入

所以我做的这个

做了这个钢筋的轴向拉伸的

这样一个试验的结果

我就拿这个试验的结果

来和其它的学者提出来的

这种动力本构的一个

它有一套公式

我把那个公式里面的

相关参数就得到了

给了一条曲线输进去了

在那个这个刚才有展示

然后您所提到的

关于这个轴向拉伸

和这个弯曲的加载的方式

对这个本构关系的影响

是这样

因为我的预应力的钢筋混凝土梁

是一个无粘结的

所以它在力的传递作用

全部都在于这个两边的垫片

和这个螺帽的传递作用

所以对于这个

而且我在试验当中

每个钢筋上面

贴了两张应变片

我在试验的应变片的结果上证明

只要这个钢筋它是不屈服的

那么它两个应变片的

应变的结果是比较接近

说明这个钢筋在变形当中

是没有和这个孔壁产生接触

等等这样一个过程

所以在这个试验当中

这个钢筋基本上是

轴向拉伸的这样一种状态

所以我就直接把这个

轴拉的试验结果

应用于了这样一个

数值仿真的模拟

而且也考虑了

这个动力增强系数的

包括它弹模的变化

等等这样一些

一些那个因素

所以这个是把宏观试验的结果

直接就放到了我的模型当中

然后关于李老师所提出来的

这个裂纹的测量手段的问题

确实是当时也比较遗憾

就是它的那个裂纹

我测量的是底面的

受拉裂纹的宽度

都是试验结束之后

把这个试件翻过来

然后再进行的这种测量

确实是没有考虑到

就是量这个实时的裂纹

开展的这样一种技术手段

这个也是囿于当时这个仪器

那个也不是特别的了解

相信对后面的试验

肯定是一个启示

会进一步的这个

去开发这种试验的这种手段

目前我整理的问题

大概是以上几条

也不知有没有遗漏

请各位老师补充

没有了

咱们这个答辩提问

和回答问题就到这里

下面我就答辩委员会的

决议宣告一下

本文开展了混凝土特性，动力特性研究

具有重要的理论意义

及工程应用价值

论文主要的创新成果如下

第一，系统的完成了

混凝土梁落锤冲击试验

提出了梁的惯性力

变形力与断裂能的划分模式与计算方法

建立了细观颗粒元落锤-混凝土

全系统仿真模型

对试验成果进行了全面对比

验证了模型的合理性与精度

第二，

创造性的对无粘结预应力混凝土梁

在冲击荷载下的动力特性进行了试验研究

同时建立了

颗粒元-有限差耦合模型

对试验进行仿真分析

得到了混凝土损伤断裂

与预应力钢筋塑性屈服过程的

相互作用规律

第三，

开展了混凝土初始静载

对动态强度的影响研究

经能量分析

与细观破坏模式方面

探索了其影响机理

第四，

基于试验和细观仿真分析

研究混凝土直拉、劈拉、弯拉

静动力强度的关系

补充了已有的统计公式

论文工作量大，成果丰富，创新性强

写作层次清晰，图文规范

论文工作表明作者已掌握了

相关领域的研究现状

和发展动态

具有扎实宽广的基础理论

和系统深入的专门知识

具备独立从事科学研究的能力

论文达到了博士学位论文水平

是一篇优秀的博士论文

答辩过程表述清楚

回答问题正确

经答辩委员会投票表决

一致同意通过

武明鑫博士论文答辩

并建议授予

武明鑫工学博士学位

好，祝贺你

好 下面看还有

武明鑫讲几句话

看武明鑫同学

还有什么要说的

首先感谢在座的评委委员老师

以及我论文的评审老师

对我工作的肯定和支持

大家提出了很多宝贵的建议

和意见

我今后认真学习

然后对我的论文

进行更好的改进

其次我要在此感谢我的导师

张楚汉院士

无论是在这个科研工作上

对我的指导

还是工作生活当中对我的关心

每一处都离不开

张老师对我的帮助

今后是即将毕业

走向工作岗位

一定是将张老师的教育

铭记于心，努力工作

不让他失望

另外就感谢一下

同学和朋友们

祝大家学业顺利，谢谢大家！