普通混凝土的本构关系和破坏准则.ppt

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1、第三章普通混凝土的本构关系和破坏准则普通混凝土的本构关系和破坏准则3.1概述3.2多向应力状态下普通混凝土的变形3.3多向应力状态下普通混凝土的本构关系3.4两向应力状态下普通混凝土的破坏形态和破坏准则3.5三向应力状态下普通混凝土的破坏形态和破坏准则3.1概述随着复杂结构的不断出现，以及试验技术和电算能力的飞速发展，非线性分析的设计的范围已扩大到三轴受力状态的混凝土结构。材料的力学模型是结构非线性分析的关键问题之一。非线性分析结果的可靠性，很大程度上取决于材料力学模型的真实性。混凝土材料性质复杂，针对混凝土材料本构模型和强度准则的研究众多，出于不同的考虑因素，并存多种模型混凝土本构关

2、系分类应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性模型…………应变空间中的本构关系弹塑性弹塑性断裂等应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型曲线适度法建立的模型主要用于一维情况Saenz单轴受压模型清华大学的单轴受拉模型也可应用于等效单轴应力-应变关系Darwin和Pecknold的本构模型应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型线

3、性与非线性弹性模型线弹性模型不能反映材料的非线性特性，但因其简单，在分析大型复杂结构的初期阶段，采用该模型很方便非线性弹性模型分为割线形式的超弹性(Hyperelastic)模型和切线形式的次弹性(Hypoelastic)模型计算式由试验确定，计算简单，算法稳定，能较好模拟出混凝土一次性单调加载超弹性模型：全量关系式，与加载路径无关次弹性模型：增量关系式，与加载路径相关问题：试验数据少；非比例加载；滞回圈；不可恢复变形刚度退化应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型塑性

4、与粘塑性模型可模拟材料的不可恢复变形，主要是指增量理论（流动理论），是描述材料在塑性状态时应力增量与应变增量之间关系的理论。混凝土的塑性本构模型是以塑性流动理论为基础考虑混凝土的加载路径和混凝土的硬化、软化而导出的本构模型。一般说来，该理论由三部分组成：初始屈服面、强化法则和流动法则。问题：不能考虑材料屈服之间的非线性；不能反映材料刚度、强度等性质劣化；将材料响应分为几个阶段，不便于数值分析；屈服面难以确定应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型内时理论模型定义一个内蕴

5、时间标度，并用这个量去衡量材料内部结构所发生的损伤和变形历史，而材料的应力和应变是这个历史的泛函。避免了屈服面，摆脱了强化法则，回避了相应的试验和数值计算方面的困难。能用一个统一的公式来描述变形的全过程，能够很好地描述很多混凝土的本构现象，如体积的非弹性膨胀、卸载、应变软化、对静水压力的敏感性和循环加载中的滞回圈等。问题：参数过多，对参数的确定非常繁琐复杂应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型损伤力学模型针对材料的固有缺陷——微裂纹提出，特别适用于混凝土材料：微裂隙、

6、稳定扩展、相互汇聚、不稳定扩展损伤变量、演化方程、初始条件和边界条件可分为标量形式和张量形式局部化模型和非局部化模型问题：不能描述不可恢复的变形应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型微平面模型材料的应变关系在细观上可建立在材料内部各个方向的平面（微平面）上，即应力与应变之间的关系可分解为材料内不同方向平面（如滑移面、微裂缝和骨料接触面等）上的应力应变响应。细观与宏观之间的联系（约束）可分为两种情况：平面上的应力就是宏观上应力张量的解析分量，称为静态约束(StaticC

7、onstraint)；平面上的应变为宏观上应变张量的解析分量，称为随动约束(KineticConstraint)。每个平面承受不同的加载历史并呈现出不同的应变响应和刚度，微平面模型隐含了荷载引起的各向异性特性问题：运算量庞大，求解每个积分点上应力的过程中需要计算球面积分。应力空间中的本构关系曲线适度法建立的模型线性与非线性弹性模型塑性力学模型、粘塑性力学模型内时理论模型损伤力学模型微平面模型细观力学模型各种理论结合起来建立的模型细观