基于理想無損狀態(tài)的混凝土彈塑性損傷本構模型研究及應用.pdf

1、以內變量理論和不可逆熱力學理論為基礎的損傷力學在發(fā)展混凝土類工程材料的本構模型方面提供了新的理論框架?；趹兊刃Ъ僭O和有效應力概念的損傷理論是將損傷力學推廣到工程應用的重要途徑，但該理論的核心問題是如何確定不受損傷發(fā)育影響的理想參考受力狀態(tài)?，F(xiàn)存的各種損傷模型所依賴的理想應力-應變關系都是主觀假定的，因此通過實驗方法尋找近似“不受初始裂紋開展影響”條件下的材料應力-應變特性是亟待解決的問題。本文致力于以損傷力學和彈塑性理論相結合的方法

2、研究混凝土的本構模型，在通過實驗得到的混凝土“無損傷發(fā)育”應力-應變曲線的基礎上提出了一種拉、壓分段曲線損傷模型，并將此理想曲線與混凝土塑性理論相結合提出了一種新型的混凝土彈塑性損傷本構模型，通過高效、穩(wěn)定的數(shù)值方法實現(xiàn)了該本構模型在混凝土結構非線性分析中的應用。論文的主要工作和結論如下：
　　 ①通過對大量的混凝土塑性理論和損傷理論方面文獻的研究和分析，指出了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)

3、；論證了材料的無損傷參考工作狀態(tài)對建立損傷本構關系的重要性。
　　 ②通過對混凝土施加圍壓，使單軸受壓混凝土的裂縫發(fā)展受到限制，從而研究混凝土在接近無裂紋發(fā)展狀態(tài)(無損傷產生的理想狀態(tài))下的受壓性能。實驗著重考察了不同圍壓比對混凝土受壓應力-應變關系的影響規(guī)律，以及圍壓對混凝土裂縫發(fā)展的限制作用，得出了一些與同類實驗不同的結果，系統(tǒng)地分析了圍壓對混凝土受壓性能的影響規(guī)律。
　　 ⑨根據不同圍壓比下的三軸實驗數(shù)據，提出了混

4、凝土無損傷發(fā)展狀態(tài)的受壓應力-應變關系曲線，并通過實驗首次研究了無損傷發(fā)展發(fā)展狀態(tài)下的混凝土循環(huán)加卸載的應力-應變關系，通過多種途徑證實了本文得到的理想應力-應變曲線可以作為一維無損傷受壓狀態(tài)的參考曲線，并為三維彈塑性損傷模型的建立提供了理論基礎。
　　 ④在對比理想曲線與實際實驗曲線的基礎上建立了符合熱力學框架的一維拉、壓損傷模型，并根據應力連續(xù)性條件確定了其中的控制參數(shù)。對混凝土單軸拉、壓實驗的數(shù)值模擬證明了本文所建立的一維

5、分段曲線損傷模型的合理性和準確性。
　　 ⑤建立了一種損傷和塑性相解耦的并滿足熱力學基本方程的彈塑性-損傷本構模型。模型的彈塑性部分建立在有效應力空間，并采用拉、壓雙重強化屈服函數(shù)，其單調強化關系采用本文得到的理想狀態(tài)受壓應力-應變曲線；損傷部分采用一維狀態(tài)下的損傷演化方程，將有效應力張量及強化參數(shù)進行正負分解并引入拉、壓兩個損傷參數(shù)以充分體現(xiàn)兩種受力機制的組合影響。
　　 ⑥推導了基于彈性試算-塑性修正-損傷修正過程的