基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型

为了准确地模拟混凝土材料的力学性能, 从有效应力的角度出发, 基于连续损伤力学基本原理, 根据混凝土的应力-应变关系曲线 (以改进的Saenz曲线为例) , 推导出混凝土受压损伤演化方程, 建立基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型, 并且开发进入ABAQUS中;通过数值模拟与试验结果对比分析, 结果表明该本构模型可很好地描述混凝土的塑性变形、刚度退化的力学行为;对钢筋混凝土桥墩的振动台试验进行模拟, 结果表明该模型可较好地模拟地震作用下钢筋混凝土桥墩的损伤演化过程, 因此该方法建立的混凝土弹塑性损伤本构模型具有工程应用意义.     

玄武岩纤维混凝土单轴受拉损伤本构模型研究

为探究玄武岩纤维混凝土单轴受拉状态下的受力行为,采用等效应变假定理论,建立玄武岩纤维混凝土单轴受拉损伤演化方程。结合相关试验数据对考虑纤维影响的材料参数进行标定,得到单轴受拉损伤本构模型。通过试验曲线与理论曲线对比分析,验证损伤本构模型的准确性。以玄武岩纤维混凝土-钢筋梁三分点加载为例,运用该本构模型进行结构有限元分析,数值模拟结果与试验结果吻合程度较高,表明运用该损伤本构模型对结构受力进行分析具有可行性。     

混凝土正交各向异性损伤模型的研究

混凝土的基本破坏机理是微开裂。基于不可逆过程热力学,用连续介质力学的方法建立了一个混凝土正交各向异性损伤模型。在模型中用一个二阶对称张量Ｄ来描述损伤,利用能量等效假设来考虑损伤对弹性张量的影响,并直接假设了损伤增量与不可逆应变增量之间的关系式,而不是用经典塑性理论来处理不可逆应变。模型只需一个加载函数。模型与Ｋｕｐｆｅｒ,Ｔａｓｕｊｉ等的试验结果吻合较好。     

混凝土损伤研究综述

系统地综述了混凝土损伤研究的概况 ,并有待进一步研究的问题进行了讨论,内容包括：混凝土材料的损伤机理;混凝土的静、动力损伤研究;徐变损伤;混凝土及结构的高、低周疲劳累积损伤;混凝土概率累积损伤等。     

混凝土材料损伤的数值模拟

本文采用各向同性损伤模型，利用有限单元法对混凝土材料损伤破坏发展过程进行了数值模拟，着重分析了裂缝尖端及附近，试件中心的应力、位移、损伤值的发展变化，力图掌握其损伤发展及裂纹萌生的规律及其产生的相关力学因素、数值计算结果与Ｓ．Ｅ．ＳＷＡＲＴＺ和Ｎ．Ｍ．ＴＡＨＡ的实验结果作了比较，二者比较吻合，初步表明了各向同性损伤模型的有效性和有限元法在研究脆性材料损伤破坏这一领域的实用性。     

高强度混凝土的细观损伤本构模型研究

基于轴闰伸与压缩试验观测资料，论述了高强度混凝土的细观损伤机理和以应力与应变全曲线及其特征点相对应参数建立的操作本构模型，提出了拉、压二向应力状态时的本构模型和正交异性损伤本构模型，同时还引入其他学者提出的混凝土三向应力状态各向同性损伤时的本构模型，并提出了高强度混凝土的损伤断裂判据。     

激光相变硬化过程及热应力的研究

通过激光淬火实验及理论分析，提出了相变应变的数学新模型，给出了考虑相变及变物性系数的热弹塑性本构方程，进行了激光淬火热应力的理论分析和数值计算，该计算方法对激光热处理工艺提供了理论依据和有效手段。     

混凝土分段曲线损伤本构模型及其数值验证

目的对引入损伤变量的混凝土结构进行损伤分析.方法结合混凝土规范中混凝土受拉应力-应变曲线数据和能量等效假设;在ABAQUS有限元分析软件中采用损伤模型进行结构分析,新的损伤演化方程中的材料参数值由试验标定;对混凝土试件的单轴拉伸行为和三点弯曲行为进行数值验证.结果提出了新的混凝土分段曲线损伤模型;单轴拉伸梁最大损伤值为0.9329,三点弯曲梁最大损伤值0.989;模型损伤演化结果符合试验趋势.结论较好地描述我国现行混凝土规范中给出的混凝土材料本构关系,新的混凝土损伤本构模型可以用于混凝土结构的损伤分析.     

混凝土损伤本构模型研究评述

现有混凝土本构关系主要是基于成熟的经典弹塑性模型所建立的,弹塑性模型在数学上较严格,但是与混凝土材料破坏机理不协调,各国学者针对混凝土这类特殊多相复合材料提出了很多基于不可逆热力学理论的损伤本构模型。系统综述了混凝土损伤本构研究的成果,在分析了各个有代表意义的混凝土损伤本构模型基础之上,对比研究了各个模型的特点及各自适用范围,通过总结前人成果,为损伤本构模型研究提供了思路。     

混凝土受拉损伤本构关系的研究

尽管混凝土的基本破坏机理是微开裂,但是混凝土在受拉与受压时破坏机理仍有所区别。基于不同逆过程热力学,在已有受压损伤模型的基础上建立了混凝土受拉损伤模型。在模型中假定受拉与受压的差别主要表现在损伤演化上。在处理拉压应力同时发生的情形时,引入拉压相关因子Ｃｏｋ,定义等效应力σｅｑ＝ＣｏＲσ＾＋＋σ＾－,仍采用受压的本构关系,只在考虑损伤演化时用等效应力代替Ｃａｕｃｈｙ应力。模型与试验结果吻合较好。     

损伤力学在混凝土强度分析中的应用

把损伤力学用于混凝土的强度分析,论述了混凝土材料强度的概率统计特性。在此基础上定义了一种新的损伤变量,运用损伤变量的概念,结合菜学理论,定量的探讨了混凝土强度的尺寸效应,结合经典莫尔强度理论破坏准则,利用损伤力学理论分析了约束混凝土在三向应力状态下的本构关系,给出其计算表达式。     

超声波测试法在混凝土非局部损伤本构模型中的应用

用超声波测试法得到了以混凝土材料参数与声波波速表征的混凝土损伤参量 .将该参量非局部化后代入非局部损伤本构方程中得到混凝土非局部应力与应变关系曲线 ,其方程为一维状态下的混凝土非局部损伤本构模型 .尝试用超声波测试所得的混凝土损伤参数 ,为该问题的解决提供一种方法 ,实验结果表明该方法是可行的 .     

基于率性损伤模型的混凝土重力坝地震响应分析

为研究混凝土材料动态力学特性与应变率的关系,引入损伤张量随应变率的变化建立了应变率相关的砼非线性损伤模型,并对一混凝土重力坝的地震响应进行了分析．结果表明,在地震过程中的混凝土应变率变化使得结构各处的强度和刚度提高的程度不同,对结构控制部位的响应和安全性评价有重要影响．     

混凝土动力损伤本构关系的基研理论及应用

概括了建立混凝土动力损伤本构模型的基础理论,简述了应用这些基本理论在建立混凝土动损伤本构方面的应用,对相关研究的特点和不足做了分析,为进一步建立科学合理实用的混凝土动损伤本构提供较全面的理论总结和前瞻性启发,对相关理论的发展趋势做了展望,为这方面的工作提供指导.     

冻融损伤混凝土重复受压本构关系

为研究冻融损伤对混凝土重复受压力学性能的影响,完成了两种强度等级混凝土试块的快速冻融及重复受压试验.结果表明,冻融损伤混凝土重复受压力学性能显著降低,动力本构特征曲线也发生改变,包络线及再加载曲线在峰值应力之前因存在明显压实效应而表现出下凹形态,卸载曲线应变滞后现象严重且曲线逐渐趋于重合.在试验研究基础上,探讨了冻融循环次数、混凝土强度等级与冻融后混凝土力学性能参数及本构模型参数之间的关系,建立了冻融损伤混凝土动力本构模型.     

基于非线性有限元理论的钢管混凝土和钢筋混凝土力学性能研究

以非线性有限元理论为基础,对钢管混凝土与钢筋混凝土的力学性能展开分析,经过讨论和研究后发现,钢管混凝土的力学性能优于钢筋混凝土。钢管混凝土经过科学配比,其强度、耐久性、抗压能力均可以得到较大的提高,钢管混凝土将是建筑结构的新选择。     

混凝土单轴压缩过程中损伤演化与声发射分析

为了研究混凝土单轴压缩状态下的损伤演化过程,利用声发射设备采集试样破坏过程的声发射数据,基于声发射信号建立声发射能量表述的损伤本构方程,对损伤程度进行量化表述,提出了损伤因子在启裂强度和损伤强度的取值区间.基于连续介质损伤力学,对微裂纹的发育过程和声发射能量数综合分析.结果表明,理论应力-应变曲线与试验曲线吻合较好,混凝土单轴压缩过程各阶段吻合度较高,混凝土单轴压缩损伤本构模型具有一定的合理性.     

混凝土非线性变形的数值模拟

给出了增量型混凝土非线性本构方程，对内蕴时间考虑了混凝土偏量对体量的耦合作用，并计及了变形的不可恢复累积量。在此基础上给出了数值积分结果。根据混凝土损伤的指数模型，对混凝土变形非线性、应变软化以及复杂应力路径下的响应特性进行了对比计算，并预言了剪胀效应。     

Elastoplastic damage model for concrete based on consistent free energy potential

The aim of this study is to formulate an appropriate free energy potential for inelastic behavior of concrete and construct an elastoplastic damage model on a more rational basis. The concept of effective plastic energy storage rates is proposed, which are conjugate forces of hardening variables in an undamaged configuration. Then an analogy between the evolution of hardening variables and that of a plastic strain is used to postulate the formulation of plastic free energy. This formulation reflects the specific characteristics of a certain plasticity model, so it can serve well as a thermodynamic link between plasticity and damage. By combination of the general formulation of free energy with the double hardening plasticity theory and two-parameter damage expression, a thermodynamically well-founded elastoplastic damage model for concrete is constructed. The operator split algorithm is employed, and the numerical simulations agree well with a series of material tests.     

Practical elasto-plastic damage model for dynamic loading and nonlinear analysis of Koyna concrete dam

The elasto-plastic damage model for concrete under static loading,previously proposed,was extended to account for the concrete strain-rate through viscous regularization of the evolution of the damage variables.In order to describe the energy dissipation by the motion of the structure under dynamic loading,a damping model which only includes stiffness damp stress was proposed and incorporated into the proposed rate dependent model to consider the energy dissipation at the material scale.The proposed model was developed in ABAQUS via UMAT and was verified by the simulations of concrete specimens under both tension and compression uniaxial loading at different strain rates.The nonlinear analysis of Koyna concrete dam under earthquake motions indicates that adding stiffness damp into the constitutive model can significantly enhance the calculation efficiency of the dynamic implicit analysis for greatly improving the numerical stability of the model.Considering strain rate effect in the model can affect the displacement reflection of this structure for slightly enhancing the displacement of the top,and can improve the calculation efficiency for greatly reducing the cost time.