【摘要】：針對混凝土在不同應變率加載作用下的變形和強度特征,在現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)研究基礎上,首先提出了基于熱力學定律的一般彈塑性損傷模型,再將應變率敏感性參數(shù)引入其中,推導出了應變率型彈塑性損傷本構模型.模型計算結果與試驗結果比較表明,所建立的本構模型可以很好地描述混凝土在不同加載速率時的力學特征.應用該模型可預測大范圍應變加載情況下混凝土破壞強度.結果表明:應變率對混凝土力學性能影響較大.
【圖文】：

１４０．１６７．０×１０－３６０００圖１不同應變率加載下混凝土的單軸壓縮試驗數(shù)據(jù)［１３］與模擬曲線對比Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ［１３］ａｎｄｎｕｍｅｒ－ｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｒａｌｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｉｎｒａｔｅｓ應用本文提出的彈塑性損傷本構模型，對應變率為１０－２～１０－５／ｓ下混凝土單軸受壓情況進行模擬．圖１為試驗實測數(shù)據(jù)［１３］與模擬應力－應變曲線的對比圖．由圖１可以看出，混凝土強度隨應變率的增加而增大，達到破壞荷載時的臨界應變幾乎不變．由圖１還可看出模擬結果與試驗結果比較吻合，能較好地反映混凝土試件在受壓過程中的彈塑性損傷特征：在荷載較小時，試件處于彈性變形階段；隨著荷載不斷增加，材料的應力－應變關系不再呈現(xiàn)線性，說明不可恢復變形隨著荷載的增加而增加．可以看出，在不同加載速率下，本文所采用彈塑性損傷本構模型均可較好地描述材料應力－應變關系．２應變率型彈塑性損傷本構模型一般認為，材料的力學特征參數(shù)是材料屬性，與試驗加載過程關聯(lián)不大．由表１可以看出，隨著應變率的變化，混凝土力學性能參數(shù)有一定變化，其中Ｅ和ξｄ變化顯著，這與材料內(nèi)在屬性不符．同時，通過已有的有限試驗數(shù)據(jù)獲得的模型參數(shù)（表１），利用一般彈塑性損傷本構模型無法對其他應變率加載下的應力－應變關系進行廣泛而有效的描述．宋玉普等［７］的研究發(fā)現(xiàn)，，隨著應變率不斷降低，材料的力學性能變得愈加穩(wěn)定

已有的有限試驗數(shù)據(jù)獲得的模型參數(shù)（表１），利用一般彈塑性損傷本構模型無法對其他應變率加載下的應力－應變關系進行廣泛而有效的描述．宋玉普等［７］的研究發(fā)現(xiàn)，隨著應變率不斷降低，材料的力學性能變得愈加穩(wěn)定．因此認為在擬靜態(tài)應變率ε·０加載時，Ｅ和ξｄ值可認為是材料的內(nèi)在屬性，用Ｅ０和ξ０ｄ來表示擬靜態(tài)應變率加載時的彈性模量和損傷閾值．任意動態(tài)應變率ε·時的模型參數(shù)Ｅ和ξｄ都可用Ｅ０和ξ０ｄ進行描述．圖２是不同應變率時混凝土彈性模量變化曲線．由圖２可以看出，混凝土彈性模量與應變率呈線性關系．對圖２進行曲線擬合，得到：Ｅ＝Ｅ０［１＋ａｌｇ（ε·／ε·０）］（１１）式中：ａ為應變率敏感性參數(shù)，反映了混凝土彈性模量對應變率變化的敏感性．圖２彈性模量與應變率的關系Ｆｉｇ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｓｔａｉｎｒａｔｅ圖３為整理得到的損傷閾值ξｄ隨應變率變化的關系．對圖３進行曲線擬合，得到：ξｄ＝ξ０ｄ［１＋ｂ１ｌｇ（ε·／ε·０）＋ｂ２ｌｇ（ε·／ε·０）２］（１２）式中：ｂ１，ｂ２是曲線擬合參數(shù)，反映了混凝土損傷閾值對應變率的敏感性．其他參數(shù)不變，擬靜態(tài)應變率ε·０＝１×１０－５／ｓ時，Ｅ０＝１１ＧＰａ，ξ０ｄ＝４１００Ｐａ．將此時的Ｅ０，ξ０ｄ值代入式（１１），（１２），可以得出不同應變率下的Ｅ和

【參考文獻】

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本文編號：2572483