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.     

混凝土损伤塑性模型参数计算方法及试验验证

基于已有混凝土损伤塑性(CDP)模型及其相关参数计算方法,建议一种确定CDP模型损伤因子的单轴应力-应变曲线,并推导对应的损伤因子计算公式。采用该建议公式和ABAQUS有限元软件对2根钢筋混凝土试验梁进行分析,并将分析结果与试验值进行对比,结果表明:计算值和试验值符合较好,验证了CDP模型用于混凝土结构非线性分析的适用性及本文建议公式的合理性,为相关学者进行混凝土非线性分析时提供参考。     

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.     

岩石塑性应变损伤模型的建立及应用

岩石塑性变形和损伤变量的微观机制都是岩石中微裂纹的萌生和发育,塑性变形与损伤在岩石材料中是同时出现的,它们的演化规律是相互耦合的.本文采用基于塑性应变的损伤变量,定义岩石在破坏过程中塑性应变增量与损伤增量成正比关系,并把极限塑性应变归一于岩石的临界损伤值,建立了岩石塑性应变损伤模型和本构模型.实验曲线与利用所建立的塑性应变损伤模型计算的应力-应变曲线吻合较好,岩石塑性应变损伤模型能较好地描述岩石整个加载过程中的损伤与应力、应变的关系.并根据岩石塑性应变损伤模型,分析了单轴压缩荷载作用下岩石的应力和应变与损伤的演化规律.     

CDP模型参数计算及取值方法验证

为了将混凝土结构设计规范中的混凝土应力-应变曲线应用到ABAQUS混凝土塑性损伤模型中,对混凝土塑性损伤模型参数计算方法及损伤因子的取值范围进行了研究,以1根简支梁受弯试验为例,对混凝土应力-应变曲线截断处及损伤因子的取值进行标定.为了验证所提模型参数计算方法及取值的合理性和准确性,选取了2根简支梁和1片剪力墙进行有限...     

混凝土双轴压-压细观统计损伤本构模型

细观损伤机制对混凝土材料宏观力学性能产生重要的影响。基于细观统计损伤理论及宏观试验现象,建立了混凝土双轴压-压细观统计损伤本构模型。考虑断裂、屈服两种细观损伤因素,损伤演化过程由主方向的压应变驱动;引入等效传递拉损伤应变的概念,受压方向的压损伤由侧向拉损伤应变控制。采用本文模型对双轴压-压应变比例加载路径下应力-应变曲线形成的包络面进行了预测,提取出双轴压-压强度包络线;从双轴强度、变形特性、包络面形状等角度对材料的双轴压缩损伤机制进行探讨。结果表明：该模型能够有效模拟双轴压-压加载情况下混凝土材料宏观力学行为,能够揭示细观损伤演化机制;细观屈服损伤模式在材料变形破坏过程中起到决定性作用,将整个变形过程分为统计均匀损伤及局部破坏两个阶段;区分峰值应力状态和局部破坏的临界状态,建议后者作为本构模型的最终破坏点。     

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.     

混凝土率相关单轴塑性损伤本构的开发及应用

为了对爆炸作用下钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)构件动力响应进行简化分析,需要合理描述混凝土和钢筋的应变率效应,而LS-DYNA中缺乏能够考虑混凝土应变率效应的单轴本构模型,因此,结合Faria单轴塑性损伤模型,通过黏性规则化方法调整率无关模型的损伤阈值演化律以考虑应变率效应,并利用LS-DYNA将该模型编制为用户材料子程序VUMAT.以单个单元测试了高应变率下材料的基本性能;基于纤维模型模拟了RC梁在爆炸、冲击作用下的动力响应.结果表明:该本构模型能反映混凝土受拉应变率效应高于受压应变率效应的事实,同时也能较准确地模拟爆炸与冲击作用下RC梁的动力响应.     

FRP约束损伤混凝土环向应变-轴向应变关系

为分析混凝土损伤对FRP约束混凝土的影响,通过收集已有文献的264个试验数据,建立一个包含混凝土试件截面形状、损伤种类和损伤程度,以及FRP约束刚度的大型数据库. 基于数据库对现有环向应变-轴向应变关系模型进行评估,并在Jiang等模型的基础上,建立FRP约束损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型,采用数据库对新提出模型的准确性进行验证. 计算结果表明:Jiang等模型可以准确描述FRP约束未损伤混凝土圆柱的环向应变-轴向应变关系,但是现有的FRP约束未损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型不适用于FRP约束损伤混凝土柱; 并且随着混凝土损伤程度的增加,现有模型的计算值与试验值的偏差也在增加. 新提出的模型能够准确描述FRP约束损伤混凝土的环向应变-轴向应变关系,模型可推广应用于FRP约束高温损伤混凝土柱. 新模型既可以同时适用于FRP约束预损伤圆形、正方形、长方形截面混凝土柱,也可以计算FRP约束预加载混凝土圆柱与方柱.     

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 .     

混凝土单轴受压本构模型及其应用

通过一个细观模型,从损伤的角度解释混凝土在压应力作用下应力-应变关系的非线性和应变软化,根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受压混凝土的弹塑性损伤本构模型,可导出已有单轴受压本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和塑性变形经验表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受压试验结果相比较,结果吻合良好.     

服役期间混凝土的损伤累积对结构可靠度的影响分析

在对Miner准则进行修正的基础上,建立起损伤动态干涉模型,并应用蒙特卡罗法求解动态可靠度,以此作为股役期间混凝土结构疲劳损伤的评定标准。     

混凝土损伤弹性本构关系及断裂判据

以混凝土单轴拉压损伤为基础,给出了单元弹性损伤本构关系,分析了裂纹尖端损伤微裂区尺寸,定义了有效应力强度因子,给出了Ⅰ型裂纹损伤断裂判据。     

基于模糊理论的高桥墩腐蚀损伤综合评价

针对腐蚀环境作用下钢筋混凝土高桥墩工作性能的损伤状况,建立了一个系统的、能够反映钢筋混凝土高桥墩腐蚀损伤状况的评价体系,并在层次分析法(AHP)分析各个指标因素权重的基础上,建立钢筋混凝土高桥墩腐蚀损伤状况的模糊综合评价模型。借助于腐蚀环境下一在役高桥墩的现场试验数据,基于该模糊综合评价模型,对该在役高桥墩的工作性能进行模糊综合评价,计算得到该在役高桥墩腐蚀损伤状况的总体评价质量为轻微损伤。     

基于损伤的PHC桩单轴受拉动态本构模型研究

通过引入应变率强化因子、损伤弱化因子和预应力强化因子,并分析它们对预应力混凝土强度的影响,建立了一个单轴受拉动态本构模型用于描述PHC桩在冲击载荷作用下的冲击特性.对比了试验结果与该模型的数值模拟结果,结果表明:模型预示结果在变形趋势上符合很好,在数值精度上与试验结果符合良好.本成果可为振动沉桩过程中控制振动锤参数提供依据,能有效防止因拉应力过大而导致PHC桩被拉断的事故.     

钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损坏评定

本文在钢筋混凝土受弯构件滞回特性试验研究和结构非弹性地震反应特征分析的基础上,提出了一个估价钢筋混凝土框架结构经受强震后破坏程度的定量分析方法,即将结构地震反应的塑性变形与交变反复次数(或地震持续时间)所产生的综合破坏效应用累积损坏参数CD来描述。     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。     

多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化

基于材料疲劳损伤和损伤累积的非线性模型,将混凝土损伤弹模和钢筋损伤剩余面积引入到截面刚度计算中,推导了预应力混凝土梁在多级变幅疲劳荷载下的刚度退化模型。结合遗传算法进行了参数拟合,提出了疲劳刚度损伤退化预测的神经网络方法,编制了相应的Matlab计算程序。通过预应力混凝土梁多级变幅疲劳试验对模型参数和结果进行了拟合、修正和验证。结果表明:多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化存在类似混凝土损伤发展的三阶段规律,混凝土材料应采用能体现损伤发展三阶段规律的损伤模型;刚度退化模型各参数物理意义明确,理论分析结果与试验结果偏差普遍在5%以下;基于遗传算法进行参数拟合方法和基于神经网络预测方法的结果具有较高精度,可以为预应力混凝土梁的疲劳耐久性评估提供一定的参考。     

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。