基于Ⅰ階梯度損傷理論的混凝土強度尺寸效應數(shù)值模擬.pdf

1、細觀結構影響混凝土的宏觀力學響應，但這種宏細觀關聯(lián)機制難以被經驗/半經驗模型或者經典宏觀本構所描述?；诮浀淅碚摰臄?shù)值模擬能反映混凝土強度尺寸效應的部分規(guī)律，但也出現(xiàn)了網格敏感性、難以揭示尺寸效應物理本質等疑難。本文嘗試以梯度損傷本構描述混凝土強度尺寸效應，這樣，既可以避開繁瑣的細節(jié)模擬，也可以克服計算時的網格敏感性。
　　首先，通過在經典損傷本構中引入損傷梯度、引入混凝土細觀結構的核心要素（內部特征長度參數(shù)）后，本文在Ⅰ階梯度損

2、傷理論的基礎上建立了混凝土的細觀結構與宏觀力學響應之間的關聯(lián)，實現(xiàn)了混凝土強度尺寸效應的本構描述。然后，我們采用基于有限元高斯點的非均勻網格有限差分法，實現(xiàn)了損傷梯度的求解，由此得到相應的有限元格式，進而發(fā)展了混凝土強度尺寸效應梯度損傷本構的數(shù)值算法。最后，結合非線性有限元求解策略，編制了相應的非線性有限元程序;采用上述模型及其程序，模擬了混凝土純彎梁、三點彎曲梁的強度尺寸效應。結果表明:
　　(1)通過在本構方程中引入損傷梯度以

3、及具有長度量綱的內部特征長度參數(shù)，Ⅰ階梯度損傷理論可以描述不同結構形式、不同荷載條件下的混凝土強度尺寸效應現(xiàn)象，這開辟了混凝土強度尺寸效應研究的新途徑。
　　(2)隨著內部特征長度參數(shù)的增大，損傷梯度的影響逐漸加強，混凝土強度尺寸效應越明顯，混凝土材料越不均勻，其損傷梯度的影響越不能忽略。
　　(3)隨著構件尺寸的增大，純彎梁和無切口三點彎曲梁的名義強度逐漸減小，當尺寸趨于無窮大時，其名義強度趨于極限值。
　　(4)初