混凝土单轴受力损伤本构模型_丁发兴VIP免费

收稿日期:2007-08-12基金项目:国家自然科学基金项目(50578162);教育部博士点基金项目(20060533038);湖南省自然科学基金项目(07JJ4014)作者简介:丁发兴(1979-),男,浙江瑞安人,中南大学副教授,工学博士,哈尔滨工业大学在站博士后,E-mail:dinfaxin@mail.csu.edu.cn。第28卷�第4期2008年7月长安大学学报(自然科学版)�JournalofChang�anUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.28�No.4Jul.2008文章编号:1671-8879(2008)04-0070-04混凝土单轴受力损伤本构模型丁发兴1,2,余志武2,欧进萍1(1.哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090;2.中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘�要:为了建立一种新的单轴受力下混凝土损伤本构模型,应用损伤力学理论,假设混凝土卸载刚度与初始刚度的比值和混凝土卸载后剩余的弹性应变能与总应变能的比值在数值上是一致的,由此将弹性模量损伤和能量损伤结合为一体,通过数值方法可确定混凝土单轴受力损伤变量的具体数值。在已有不同强度等级混凝土单轴受力的应力-应变全曲线统一计算方法的基础上,通过数值积分和拟合回归,建立了单轴应力状态下混凝土损伤演变方程和损伤本构模型。结果表明:该模型可描述混凝土单轴循环加载受力状态下的力学特性,与混凝土单轴受力试验结果吻合较好;该研究成果可望进一步应用于反复加载下混凝土结构非线性有限元分析中。关键词:结构工程;混凝土;损伤;演变方程;本构模型中图分类号:TU375���文献标志码:A�DamageconstitutivemodelforconcreteunderuniaxialstressconditionsDINGFa-xing1,2,YUZh-iwu2,OUJin-ping1(1.SchoolofCivilEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,Heilongjiang,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,CentralSouthUniversity,Changsha410075,Hunan,China)Abstract:Applyingthetheoryofdamagemechanics,supposingthenumericalvaluesbetweentheratioofunloadingelasticmodulustotheinitialelasticmodulusandtheratioofresidualelasticstrainenergyafterunloadingtothetotalstrainenergyareequivalent,thispaperpresentsanewdamageconstitutivemodelforconcreteunderuniaxialstressconditions.Thustheelasticmodulusdamageiscombinedwithenergydamage,andthenumericalvalueofdamagevariableofconcreteunderuniaxialstressconditionsisdeterminedbynumericalmethod.Basedontheunifiedcalculationmethodofstress-strainrelationshipofvariousstrengthofconcreteunderuniaxialstressconditions,throughnumericalintegrationandregressionanalysis,theevolvementlawofdamageanddamageconstitutivemodelforconcreteunderuniaxialstressconditionsareproposed.Theresultsshowthatthemodelcandescribetheresponseofconcreteunderuniaxialcyclicloading.Itisindicatedthattheanalysisresultsofthedamageconstitutiveareingoodagreementwiththeexperimentones.Thisworkisabaseforthefurtherresearchesonthenonlinearelementanalysisofconcretestructuresunderreversedcyclicloading.2tabs,4figs,12refs.Keywords:structureengineering;concrete;damage;evolvementlaw;constitutivemodel0�引�言混凝土本构关系是混凝土结构研究的基础,各国学者在混凝土的本构理论研究方面做了许多工作,并取得了一定的成果,但到目前为止,尚未获得人们公认的比较满意的本构模型。损伤力学主要研究材料内部微观缺陷的产生和发展所引起的宏观力学效应及最终导致材料破坏的过程和规律。损伤变量定义中最常用的是面积定义与弹性模量定义。建立损伤本构模型的关键在于建立损伤演变方程,现在一般有两种方法,一是从试验中得到经验的损伤演变方程,如Loland模型、Mazars模型等若干混凝土损伤模型,但不能反映混凝土的塑性损伤,计算精度较低;二是从经典塑性理论中得到启示,确定损伤流动势,然后根据正交性法则得到热力学广义流与热力学广义力之间的关系,但计算复杂,参数较难确定[1-6]。此外,也有学者[7]基于能量损伤,采用经验的混凝土单轴受力应力-应变全曲线表达式,给出了损伤演变方程的数值解,但没有进一步给...