基于理想無(wú)損狀態(tài)的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型研究及應(yīng)用.pdf

1、以內(nèi)變量理論和不可逆熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)的損傷力學(xué)在發(fā)展混凝土類(lèi)工程材料的本構(gòu)模型方面提供了新的理論框架。基于應(yīng)變等效假設(shè)和有效應(yīng)力概念的損傷理論是將損傷力學(xué)推廣到工程應(yīng)用的重要途徑，但該理論的核心問(wèn)題是如何確定不受損傷發(fā)育影響的理想?yún)⒖际芰顟B(tài)。現(xiàn)存的各種損傷模型所依賴的理想應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系都是主觀假定的，因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法尋找近似“不受初始裂紋開(kāi)展影響”條件下的材料應(yīng)力-應(yīng)變特性是亟待解決的問(wèn)題。本文致力于以損傷力學(xué)和彈塑性理論相結(jié)合的方法

2、研究混凝土的本構(gòu)模型，在通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的混凝土“無(wú)損傷發(fā)育”應(yīng)力-應(yīng)變曲線的基礎(chǔ)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(jié)合提出了一種新型的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型，通過(guò)高效、穩(wěn)定的數(shù)值方法實(shí)現(xiàn)了該本構(gòu)模型在混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用。論文的主要工作和結(jié)論如下：
　　 ①通過(guò)對(duì)大量的混凝土塑性理論和損傷理論方面文獻(xiàn)的研究和分析，指出了從應(yīng)變等效假設(shè)的角度建立損傷模型必須首先確定材料的無(wú)損傷參考工作狀態(tài)

3、；論證了材料的無(wú)損傷參考工作狀態(tài)對(duì)建立損傷本構(gòu)關(guān)系的重要性。
　　 ②通過(guò)對(duì)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(wú)裂紋發(fā)展?fàn)顟B(tài)(無(wú)損傷產(chǎn)生的理想狀態(tài))下的受壓性能。實(shí)驗(yàn)著重考察了不同圍壓比對(duì)混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響規(guī)律，以及圍壓對(duì)混凝土裂縫發(fā)展的限制作用，得出了一些與同類(lèi)實(shí)驗(yàn)不同的結(jié)果，系統(tǒng)地分析了圍壓對(duì)混凝土受壓性能的影響規(guī)律。
　　 ⑨根據(jù)不同圍壓比下的三軸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了混

4、凝土無(wú)損傷發(fā)展?fàn)顟B(tài)的受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次研究了無(wú)損傷發(fā)展發(fā)展?fàn)顟B(tài)下的混凝土循環(huán)加卸載的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，通過(guò)多種途徑證實(shí)了本文得到的理想應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以作為一維無(wú)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(chǔ)。
　　 ④在對(duì)比理想曲線與實(shí)際實(shí)驗(yàn)曲線的基礎(chǔ)上建立了符合熱力學(xué)框架的一維拉、壓損傷模型，并根據(jù)應(yīng)力連續(xù)性條件確定了其中的控制參數(shù)。對(duì)混凝土單軸拉、壓實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確性。
　　 ⑤建立了一種損傷和塑性相解耦的并滿足熱力學(xué)基本方程的彈塑性-損傷本構(gòu)模型。模型的彈塑性部分建立在有效應(yīng)力空間，并采用拉、壓雙重強(qiáng)化屈服函數(shù)，其單調(diào)強(qiáng)化關(guān)系采用本文得到的理想狀態(tài)受壓應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)力張量及強(qiáng)化參數(shù)進(jìn)行正負(fù)分解并引入拉、壓兩個(gè)損傷參數(shù)以充分體現(xiàn)兩種受力機(jī)制的組合影響。
　　 ⑥推導(dǎo)了基于彈性試算-塑性修正-損傷修正過(guò)程的