4 .5 .2 混凝土和其它准脆性材料的塑性损伤模型 这部分介绍的是ABAQUS 提供分析混凝土和其它准脆性材料的混凝土塑性损伤模型。ABAQUS 材料库中也包括分析混凝的其它模型如基于弥散裂纹方法的土本构模型。他们分别是在ABAQUS/Standard “An inelastic constitutive model for concrete,” Section 4.5.1, 中的弥散裂纹模型和在ABAQUS/Explicit, “A cracking model for concrete and other brittle materials,” Section 4.5.3 中的脆性开裂模型。 混凝土塑性损伤模型主要是用来为分析混凝土结构在循环和动力荷载作用下的提供一个普遍分析模型。该模型也适用于其它准脆性材料如岩石、砂浆和陶瓷的分析;本节将以混凝土的力学行为来演示本模型的一些特点。在较低的围压下混凝土表现出脆性性质,主要的失效机制是拉力作用下的开裂失效和压力作用下的压碎。当围压足够大能够阻止裂纹开裂时脆性就不太明显了。这种情况下混凝土失效主要表现为微孔洞结构的聚集和坍塌,从而导致混凝土的宏观力学性质表现得像具有强化性质的延性材料那样。 本节介绍的塑性损伤模型并不能有效模拟混凝土在高围压作用下的力学行为。而只能模拟混凝土和其它脆性材料在与中等围压条件(围压通常小于单轴抗压强度的四分之一或五分之一)下不可逆损伤有关的一些特性。这些特性在宏观上表现如下: 单拉和单压强度不同,单压强度是单拉强度的10 倍甚至更多; 受拉软化,而受压在软化前存在强化; 在循环荷载(压)下存在刚度恢复; 率敏感性,尤其是强度随应变率增加而有较大的提高。 概论 混凝土非粘性塑性损伤模型的基本要点介绍如下: 应变率分解 对率无关的模型附加假定应变率是可以如下分解的: 是总应变率,是应变率的弹性部分,是应变率的塑性部分。 应力应变关系 应力应变关系为下列弹性标量损伤关系: 其中是材料的初始(无损)刚度,是有损刚度, 是刚度退化变量其值在0(无损)到 1(完全失效)之间变化,与失效机制(开裂和压碎)相关的损伤导致了弹性刚度的退化。在标量损伤理论框架内,刚度退化是各向同性的,它可由单个标量 d 来描述。按照传统连续介质力学观点,有效应力可定义如下: Cauchy 应力通过标量退化变量(d)转化为有效应力 对如任何一个给定的材料截面,因子 代表承力的有效面积占总截面积的比重(总截面积剪除受损面积)。在无损时 d=0,有效应力等于 cauchy 应力。然而,当损伤...