混凝土多裂缝各向异性弹塑性损伤模型理论及应用  

Multicrack anisotropic elastoplastic degradation model for concrete:Theory and its application to mode Ⅰ fracture

作　　者：吴建营[1] 徐世烺[1] 

机构地区：[1]浙江大学建筑工程学院,浙江杭州310058

出　　处：《水利学报》2012年第S1期110-117,共8页Journal of Hydraulic Engineering

基　　金：国家自然科学基金项目(51008130);亚热带建筑科学国家重点实验室研究课题(2008ZA10);中央高校基本科研业务费专项资金资助(2012FZA4017)

摘　　要：发展了一类混凝土多裂缝各向异性弹塑性损伤模型,将材料刚度退化和不可恢复变形作为微裂缝的非线性演化特征统一加以考虑。首先给出了模型的基本公式和相应的热力学框架,并基于最大能量耗散原理建立了内变量的演化法则;采用黏结裂缝模型描述单个裂缝的非线性行为,给出了适用于混凝土I断裂的开裂准则和硬化/软化法则;对直剪和Willam数值试验等比例加载和非比例加载下的混凝土材料应力-应变关系进行了分析,表明建议模型能很好地描述受剪以及主轴方向发生转动等复杂应力状态下的材料非线性行为。最后,对混凝土缺口梁四点弯曲重复加载I型断裂和双边缺口试件拉剪混合断裂等标准验证性试验进行了数值分析,结果表明,所得的荷载-挠度曲线以及裂缝扩展模式均与试验结果吻合良好,进一步验证了模型应用于混凝土裂缝扩展分析的有效性。发展了一类混凝土多裂缝各向异性弹塑性损伤模型,将材料刚度退化和不可恢复变形作为微裂缝的非线性演化特征统一加以考虑。首先给出了模型的基本公式和相应的热力学框架,并基于最大能量耗散原理建立了内变量的演化法则;采用黏结裂缝模型描述单个裂缝的非线性行为,给出了适用于混凝土I断裂的开裂准则和硬化/软化法则;对直剪和Willam数值试验等比例加载和非比例加载下的混凝土材料应力-应变关系进行了分析,表明建议模型能很好地描述受剪以及主轴方向发生转动等复杂应力状态下的材料非线性行为。最后,对混凝土缺口梁四点弯曲重复加载I型断裂和双边缺口试件拉剪混合断裂等标准验证性试验进行了数值分析,结果表明,所得的荷载-挠度曲线以及裂缝扩展模式均与试验结果吻合良好,进一步验证了模型应用于混凝土裂缝扩展分析的有效性。

关 键 词：混凝土 本构关系 损伤模型 损伤诱致各向异性 Ⅰ型断裂 

分 类 号：TV-55[水利工程]