準(zhǔn)脆性介質(zhì)彈塑性-損傷耦合本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、混凝土等準(zhǔn)脆性材料與結(jié)構(gòu)的破壞失效是以材料內(nèi)部裂紋萌生、擴(kuò)展，并最終導(dǎo)致構(gòu)破壞失去承載能力為特征的。固體力學(xué)的彈塑性與損傷耦合模型是目前較為常用的理上述問(wèn)題的理論工具。損傷演化的結(jié)果是非彈性變形的局部化。本文應(yīng)用理論研究、試驗(yàn)研究和數(shù)值分析相結(jié)合的方法，對(duì)準(zhǔn)脆性材料的損傷過(guò)程區(qū)的變形局部化帶起動(dòng)、演化進(jìn)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(jié)合混凝土規(guī)范中混凝土應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線和能量等效假設(shè)，提出了新

2、的混凝土分段曲線損傷模型，這個(gè)新的損傷演化方程中的材料參數(shù)值由試驗(yàn)標(biāo)定，在理論上是嚴(yán)密的；最后以混凝土試件的單軸拉伸行為和三點(diǎn)彎曲行為為例，將基于規(guī)范的損傷模型結(jié)合到ABAQUS6.5有限元分析軟件程序中。結(jié)果表明，該損傷模型用于結(jié)構(gòu)的損傷破壞分析是可行的，從而為分析混凝土結(jié)構(gòu)的損傷提出了新的途徑。 (2)在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，以連續(xù)介質(zhì)不可逆熱力學(xué)為基礎(chǔ)，采用了Mohr-Coulomb?準(zhǔn)則，提出了新的準(zhǔn)脆性介質(zhì)彈塑性損傷耦合的

3、本構(gòu)方程。在該模型中采用了塑性ε<'p>、各向同性損傷標(biāo)量D作為內(nèi)變量。這個(gè)新的本構(gòu)關(guān)系模型嚴(yán)格滿足熱力學(xué)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(kāi)發(fā)的程進(jìn)行了局部水平上本構(gòu)模型數(shù)值實(shí)現(xiàn)。結(jié)果表明，模型損傷演化數(shù)值結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)趨。 (3)基于“能量耗散梯度依賴”原則，在連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)框架內(nèi)推導(dǎo)了梯度增強(qiáng)?與塑性耦合的本構(gòu)關(guān)系，同時(shí)給出了一個(gè)基于塑性的損傷模型的梯度依賴本構(gòu)的具?式。與已有的文獻(xiàn)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(guò)程嚴(yán)密，數(shù)學(xué)上更合理。結(jié)合移動(dòng)最小二乘法和泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)方？建立了等效應(yīng)變場(chǎng)(有限元高斯積分點(diǎn)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(shù)研究了混凝土試件在混合載荷作用下?lián)p傷過(guò)程區(qū)的演化過(guò)程，測(cè)量了混凝土試件的損傷過(guò)程區(qū)的幾何參數(shù)。試件的種類分為預(yù)制單邊切口試件和雙邊切口試件共兩種類型