混凝土受壓損傷本構模型試驗研究及應用.pdf

1、混凝土是土木工程中應用極為廣泛的材料,是由水泥、砂、石及水按一定配合比拌合，經過凝固硬化形成的一種復雜的多相復合材料，各組分具有不同的性質,并且存在初始微裂縫。從反應其力學特性的應力-應變關系（即本構關系）來看，其不能以全彈性或是以全塑性來闡述，而混凝土工作破壞機理與金屬材料明顯不同，也不能完全依照經典的彈塑性本構模型，因此尋找一個合理有效的本構關系對解決混凝土結構分析有著至關重要的作用。
　　 損傷理論的出現(xiàn)為尋找這種本構關系

2、提供了一個較好的解決方法。損傷理論與經典彈塑性理論結合的混凝土彈塑性損傷本構模型可以較好的解決對混凝土不可逆變形、卸載剛度退化以及對峰值應力后軟化階段的描述這一系列問題。建立損傷彈塑性本構模型需要以實驗結果為基礎且必須滿足熱力學基本原理。本文在前人所作的工作的基礎上，對彈塑性損傷本構模型的研究作了一些有益的嘗試，其主要工作如下：
　　 ①通過對已有本構模型的總結歸納，羅列了常見的幾種模型的特點及適用范圍，對比了這些模型的優(yōu)缺點。

3、總的來說，這些模型在解決某些具體問題時是較為有效的，但也都只是適用于一定范圍；一些模型的建立過于的簡單，提出的假設主觀成分太多，物理意義也不是很明確；另一些模型太過追求對材料力學性質的真實反應而使模型過于復雜，使用的參數(shù)過多，計算的難度與工作量都較大，不便于工程實際應用。
　　 ②通過對混凝土塑性理論和損傷理論方面文獻的查閱與分析，指出：從應變等效假設的角度建立損傷模型必須首先確定材料的無損傷參考工作狀態(tài)（即文中的理想無損傷狀態(tài)

4、）；變形模量(割線模量)的退化等價于有效應力的衰減,是度量損傷的基本出發(fā)點；證明了卸載剛度的退化可以作為彈塑性材料損傷變量的定義。
　　 ③針對不同強度等級混凝土進行定圍壓比的三軸單調加載實驗。首先對C25混凝土試件進行了圍壓應力比值不同（0.15、0.18、0.19、0.20、0.22）的三軸單調加載實驗，結果觀察得出：當圍壓應力比達到0.20，混凝土內部無裂縫發(fā)展、應力-應變曲線無下降段，且體積處于壓縮狀態(tài)，可以認為混凝土內

5、部無損傷，從而得出混凝土理想無損傷狀態(tài)所對應的應力-應變關系曲線。其次對C35、C45混凝土試件作了同樣的三軸單調加載實驗，得出其對應的應力-應變關系圖，為不同等級混凝土本構關系的建立統(tǒng)一形式提供了實驗數(shù)據(jù)。
　　 ④對C25、C35混凝土試件進行了圍壓應力比為0.20的循環(huán)加卸載試驗，證實了本文得到的理想應力-應變關系可以作為無損傷受壓狀態(tài)的參考曲線。
　　 ⑤根據(jù)三軸實驗資料得出一條適合常規(guī)強度等級混凝土的理想無損傷