基于Najar能量法的混凝土分形損傷本構(gòu)模型研究.pdf

1、混凝土作為一種多相復(fù)合建筑材料,其受損后將產(chǎn)生凹凸無序的斷裂面和雜亂無章的裂縫,此類宏觀的破損現(xiàn)象中蘊含著大量與混凝土損傷斷裂有關(guān)的力學機理。本文采用分形維數(shù)與多重分形譜對混凝土斷裂面的不規(guī)則程度進行連續(xù)性的定量表述,從而為透過宏觀損傷現(xiàn)象研究其破壞機理奠定理論基礎(chǔ)。在對混凝土分形特性進行連續(xù)性定量表述的基礎(chǔ)上,提出了分形應(yīng)力-多重分形應(yīng)變的概念,并借助Najar能量法推導(dǎo)得到了混凝土分形損傷本構(gòu)模型。具體研究如下:
　　1.通過

2、對不同強度等級混凝土分形斷裂面多重分形譜的幾何特征的觀測與分析,判定其為一條或左鉤或右鉤類似二次拋物線的鐘形曲線。因此,基于上述判斷,本文利用最小二乘法原理對多重分形譜進行了二次擬合,從而實現(xiàn)了運用解析函數(shù)對多重分形譜離散點的連續(xù)性表達,進而實現(xiàn)了利用簡單函數(shù)對混凝土斷裂曲面不規(guī)則程度的連續(xù)性定量表述。通過對混凝土分形斷裂曲面的連續(xù)性定量表述,將為進一步以宏觀層次的破損現(xiàn)象為切入點探求混凝土的宏觀力學性能奠定理論基礎(chǔ)。
　　2.基

3、于對混凝土分形特性的研究,針對Carpinteri的所提分形應(yīng)力-分形應(yīng)變的不足之處進行修正,得到了分形應(yīng)力-多重分形應(yīng)變的概念。分形應(yīng)力-多重分形應(yīng)變可實現(xiàn)對內(nèi)部缺陷和損傷隨機分布情況的三維立體化定量表述。
　　3.基于分形應(yīng)力-多重分形應(yīng)變的概念,通過Najar能量原理,推導(dǎo)得出了能反映內(nèi)部缺陷和損傷在混凝土內(nèi)部隨機分布的分形損傷本構(gòu)模型。此分形損傷本構(gòu)模型是基于混凝土內(nèi)部隨機分布的內(nèi)部缺陷和損傷沿加載軸方向及橫截面所表現(xiàn)出的

4、分形特性的基礎(chǔ)上提出的,故該分形損傷本構(gòu)模型能較好地模擬混凝土宏觀力學性能的隨機性、離散性和非線性。損傷演化規(guī)律采用Weibull概率分布形式的損傷演化方程,并對其進行了修改,使其能反映混凝土在加載過程中變形所表現(xiàn)出的分形特性。
　　本文對混凝土分形特性及分形損傷本構(gòu)模型的研究,有助于研究人員和學者深化對混凝土內(nèi)部各組份之間的相互作用機理及其受損后分形特性的認識和理解,并將為進一步研究混凝土的宏觀損傷斷裂的分形特性及分形損傷的力學