在有限元软件 ABAQUS中,为混凝土材料定义 了一种材料模型 :塑性损伤模型 ,它可 以模拟混凝 土材料 的拉裂和压碎等力学现象 ,而且使用也较为方便 。本文基 于能量损失原理 ,编制 相关的计算 程序 ,获得 了现行 《混凝 土结构设计规范》提供 的混凝土受压和受拉应力一应变关系 曲线对 应的混凝土损 伤因子随应变 增长 的变 化 曲线 。基于本文的研 究成 果 ,介绍 了损伤因子在钢筋混 凝土构件 、新型 钢管混凝 土一钢筋混凝土梁 节点和整 体结构弹塑性分析中的应用实例。本文的有关论述和方法可为同类研究提供参考。 关键词 :塑性损 伤模 型; 损伤因子 ; 受压损伤 ; 受拉损伤 ; 有限元 中图分类号 :TU312 .3 文献标识码 :A 文章编号 :2095-0985(2011)O3-0128-05 混凝土的本构关 系,是指在外部作用下混凝 土内部应力与应变 之间的物理关 系¨。由于这 种物理关系在细观意义上描述了混凝土的基本力 学性质 ,因此 ,它构成了研究混凝土构件和结构在 外部作用下变形及运动的基础。在一定意义上 , 混凝土非线性分 析研究 的核心是混凝土本构关 系… 。在通用有限元软件 、ABAQUS中,为混凝 土材 料定义了一种材料模型 :塑性损伤模型。它可以 模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现象 ,且使 用也较为方便 J。ABAQUS中的塑性损伤模型在 Lubliner等 J、Lee和 Fenves_4提出的模型的基础 上建立的,它适用准脆性材料 (如,混凝 土)和其 它脆性材料 (如 ,岩石 和陶瓷等 )。低 围压下 ,混 凝土的损坏是脆性 断裂 的劈裂型 ,破坏机制 主要 是拉裂和压碎 ,只要 围压高到足够防止裂纹扩散 , 混凝土的脆性便会 消失 ,混凝土的宏观响应也就 类似于硬化的延性材料 ,其损坏是在破坏面或屈 服面上屈服 和流动 J。该模 型使用 各 向同性损 伤弹性结合各向同性拉伸和压缩塑性 的模式来表 示混凝土的非弹性行为,是一个基于塑性的连续 介质损伤模型。该模 型可用于单 向加载 、循环加 载及动态加载等情况 ,具有较好的收敛性。因此 , ABAQUS软件在混凝土弹塑性分析方面起到了很 好 的作用。 有关研究者对混凝土塑性损伤模型进行 了相 关研究 ,如方秦等 简要介绍 了混凝土塑性损伤 模型,并与 Kupfer等典型 的试验数据进行 比较, 分析了该模 型模拟混凝 土材料 受力性能的适用 性 ;雷拓等 通过一钢筋混凝土简支梁实 例,分 析 了塑性损伤模 型中膨胀角 、受拉硬化等参数对 计算结果 的影响规律 ;张劲等…结合 现行 的《混 凝土结构设计规范》 进行了塑性损伤模型的相 关参数验证 ;尧国皇等 较为详细 的探讨 了塑性 损伤模型 中有关参数 的设置 ,并介绍了该模型在 分析钢一混凝土组合构件静力性能中的应用实例。 以上研究为本文研究创造 了良好的条件,但 是对损伤模型 中损失因子以及损伤因子与混凝土 材料的应力 、应变发展之间关联的研究不够深入, 参考文献 [10]基于能量损失原理 ,编制相关 的计 算程序 ,获得了现行《混凝土结构设计规范》提供 的混凝土受压和受拉应力-应变关系 曲线对应的 混凝土损伤因子,文章最后介绍了损伤因子 的一 些应用实例 ,包括钢筋混凝土构件 、新型钢管混凝 土一钢筋混凝土梁节点和整体结构弹塑性分析实 例,以期为同行提供参考。 1 基于能量损失的损伤 因子的计算 方法损伤是指在冶炼 、冷热加工工艺过程中或在 荷载、温度 、环境等的作用下,材料 的微细结构发 生了变化 ,从而引起微缺陷成胚 、孕育 、扩展和汇 合,导致材料宏观力学性能劣化,最终形成宏观开
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