混凝土塑性損傷模型1

1、混凝土和其它準(zhǔn)脆性材料的塑性損傷模型混凝土和其它準(zhǔn)脆性材料的塑性損傷模型這部分介紹的是ABAQUS提供分析混凝土和其它準(zhǔn)脆性材料的混凝土塑性損傷模型。ABAQUS材料庫中也包括分析混凝的其它模型如基于彌散裂紋方法的土本構(gòu)模型。他們分別是在ABAQUSStard“Aninelasticconstitutivemodelfconcrete”Section4.5.1中的彌散裂紋模型和在ABAQUSExplicit“Acrackingmodel

2、fconcreteotherbrittlematerials”Section4.5.3中的脆性開裂模型?；炷了苄該p傷模型主要是用來為分析混凝土結(jié)構(gòu)在循環(huán)和動力荷載作用下的提供一個普遍分析模型。該模型也適用于其它準(zhǔn)脆性材料如巖石、砂漿和陶瓷的分析；本節(jié)將以混凝土的力學(xué)行為來演示本模型的一些特點(diǎn)。在較低的圍壓下混凝土表現(xiàn)出脆性性質(zhì)，主要的失效機(jī)制是拉力作用下的開裂失效和壓力作用下的壓碎。當(dāng)圍壓足夠大能夠阻止裂紋開裂時(shí)脆性就不太明顯了。這種

3、情況下混凝土失效主要表現(xiàn)為微孔洞結(jié)構(gòu)的聚集和坍塌，從而導(dǎo)致混凝土的宏觀力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)得像具有強(qiáng)化性質(zhì)的延性材料那樣。本節(jié)介紹的塑性損傷模型并不能有效模擬混凝土在高圍壓作用下的力學(xué)行為。而只能模擬混凝土和其它脆性材料在與中等圍壓條件（圍壓通常小于單軸抗壓強(qiáng)度的四分之一或五分之一）下不可逆損傷有關(guān)的一些特性。這些特性在宏觀上表現(xiàn)如下：?單拉和單壓強(qiáng)度不同，單壓強(qiáng)度是單拉強(qiáng)度的10倍甚至更多；?受拉軟化，而受壓在軟化前存在強(qiáng)化；?在循環(huán)荷載(壓

4、)下存在剛度恢復(fù)；?率敏感性，尤其是強(qiáng)度隨應(yīng)變率增加而有較大的提高。概論概論混凝土非粘性塑性損傷模型的基本要點(diǎn)介紹如下：應(yīng)變率分解應(yīng)變率分解對率無關(guān)的模型附加假定應(yīng)變率是可以如下分解的：是總應(yīng)變率，是應(yīng)變率的彈性部分，是應(yīng)變率的塑性部分。應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為下列彈性標(biāo)量損傷關(guān)系：其中是材料的初始（無損）剛度，是有損剛度，是剛度退化變量其值在0（無損）到1（完全失效）之間變化，與失效機(jī)制（開裂和壓碎）相關(guān)的損傷導(dǎo)致了彈性

5、剛度的退化。在標(biāo)量損傷理論框架內(nèi)，剛度退化是各向同性的，它可由單個標(biāo)量d來描述。按照傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)觀點(diǎn)，有效應(yīng)力可定義如下：小結(jié)：總之，塑性損傷本構(gòu)模型的混凝土彈塑性損傷是在有效應(yīng)力空間和硬化變量來描述的式中和F滿足KuhnTucker條件：Cauchy是由剛度退化變量和有效應(yīng)力按下式計(jì)算得到的。從等式4.5.21可以看出，彈塑性關(guān)系與剛度退化是非耦合的。式4.5.22的優(yōu)點(diǎn)在于他能方便計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算。此處總結(jié)的非粘性塑性損傷模型可以

6、很輕易地進(jìn)行拓展就能考慮粘塑性影響了，只要允許有效應(yīng)力超出屈服面然后對其歸一化就可以了。損傷和剛度退化硬化變量，的演化規(guī)律可以很方便的先通過考慮單軸情況在推廣到多軸情況來確定（但實(shí)際上從單軸到多軸的推廣往往并不容易的，譯者認(rèn)為）單軸情況演化：首先假定單軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以通過下式轉(zhuǎn)化成應(yīng)力塑性應(yīng)變關(guān)系：式中下表tc分別代表拉壓。和是拉壓時(shí)的等效塑性應(yīng)變率，和是拉壓等型塑性應(yīng)變，是溫度，是其它預(yù)定義常變量。在單軸拉壓情況下有效塑性應(yīng)變率為：