準脆性介質彈塑性-損傷耦合本構關系研究.pdf

1、混凝土等準脆性材料與結構的破壞失效是以材料內部裂紋萌生、擴展，并最終導致構破壞失去承載能力為特征的。固體力學的彈塑性與損傷耦合模型是目前較為常用的理上述問題的理論工具。損傷演化的結果是非彈性變形的局部化。本文應用理論研究、試驗研究和數(shù)值分析相結合的方法，對準脆性材料的損傷過程區(qū)的變形局部化帶起動、演化進行了深入系統(tǒng)的研究，得到了下述有創(chuàng)新意義的研究成果： (1)結合混凝土規(guī)范中混凝土應力一應變全過程曲線和能量等效假設，提出了新

2、的混凝土分段曲線損傷模型，這個新的損傷演化方程中的材料參數(shù)值由試驗標定，在理論上是嚴密的；最后以混凝土試件的單軸拉伸行為和三點彎曲行為為例，將基于規(guī)范的損傷模型結合到ABAQUS6.5有限元分析軟件程序中。結果表明，該損傷模型用于結構的損傷破壞分析是可行的，從而為分析混凝土結構的損傷提出了新的途徑。 (2)在已有文獻的基礎上，以連續(xù)介質不可逆熱力學為基礎，采用了Mohr-Coulomb?準則，提出了新的準脆性介質彈塑性損傷耦合的

3、本構方程。在該模型中采用了塑性ε<'p>、各向同性損傷標量D作為內變量。這個新的本構關系模型嚴格滿足熱力學的基?程。本研究以不同圍壓作用下混凝土試件的單軸壓縮行為為例，采用自主開發(fā)的程進行了局部水平上本構模型數(shù)值實現(xiàn)。結果表明，模型損傷演化數(shù)值結果符合實驗趨。 (3)基于“能量耗散梯度依賴”原則，在連續(xù)介質熱力學框架內推導了梯度增強?與塑性耦合的本構關系，同時給出了一個基于塑性的損傷模型的梯度依賴本構的具?式。與已有的文獻相比，

4、本文模型是從積分形式的非局部Clausius-Duhem不等式?而求得的。推倒過程嚴密，數(shù)學上更合理。結合移動最小二乘法和泰勒級數(shù)展開方？建立了等效應變場(有限元高斯積分點上)的Laplacian值的近似求解格式，分別?出了二維和三維情況下的數(shù)值算法。 (4)使用白光散斑數(shù)字成像技術研究了混凝土試件在混合載荷作用下?lián)p傷過程區(qū)的演化過程，測量了混凝土試件的損傷過程區(qū)的幾何參數(shù)。試件的種類分為預制單邊切口試件和雙邊切口試件共兩種類型