损伤力学理论在混凝土结构中的应用技术进展

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1、损伤力学理论在混凝土结构中的应用技术进展损伤力学理论在混凝土结构中的应用技术进展/刘磊等?107?损伤力学理论在混凝土结构中的应用技术进展刘磊,张运坤,荣辉.(1中铁十八局集团第五工程有限公司,天津300450;2邯郸学院信息工程学院,邯鄣056005;3东南大学材料科学与工程学院,南京211189;4江苏省土木工程材料重点实验室,南京211189)摘要总结了最近几年国内外基于损伤力学理论的混凝土结构性能研究.详细概述了静力损伤本构关系,动力损伤本构关系,弹塑性损伤本构关系,混凝土随机损伤本构关系,徐变损伤模型,冻融作用下的损伤模型和腐蚀一化学作用下的损

2、伤模型.总结了该研究领域存在的一些问题,并对今后的研究方向提出了建议.关键词损伤力学静力损伤动力损伤弹塑性损伤随机损伤徐变损伤冻融损伤TechnicalProgressofDamageMechanicsTheoryinConcreteStructuresLIULei,ZHANGYunkun,R0NGHui.,(1ChinaRailway18thBureau5thEngineeringLimitedCompany,Tianjin300450;2InformationEngineeringInstituteofHandanCollege,Handan0560

3、05;3SchoolofMaterialsScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing211189;4JiangshuKeyLaboratoryofCivilEngineeringMaterials,Nanjing211189)AbstractThepropertiesofconcretestructurebasedondamagemechanicstheoryathomeandabroadinrecentyearsaresummarized.Thestaticdamageconstitutive,d

4、ynamicdamageconstitutive,elastoplasticdamageconstitu—tive,stochasticdamageconstitutive,creepdamagemodel,damagemodelunderfreezing-thawingandcorrosion-chemi—ca1arereviewed.Selmeissuesaboutthefieldaresummarized.Furthermore,someadvicesareproposed.Keywordsdamagemechanics,staticdamage,

5、dynamicdamage,elastoplasticdamage,stochasticdamage,creepmodel,freezing-thawingdamage损伤力学是固体力学的一个分支,是断裂力学的发展和补充,是研究含损伤的变形固体在外在因素作用下,损伤场的演化规律及其对材料力学性能的影响,是通过损伤变量的变化来描述材料或者结构从原生缺陷到形成宏观裂纹直至断裂的全过程.损伤力学这一概念最早由Kaehanov[1于1958年提出,随后Rabotnov_2为之推广,奠定了损伤力学的基础.Dougill[3首次将损伤理论应用于混凝土研究中.混凝土开

6、裂过程即损伤发展过程是连续的,并在很小的应力或应变下就已经产生微裂缝,另外,在荷载作用以前,混凝土内部既存的微缺陷可以作为初始损伤来处理.基于此,各国大量学者纷纷应用损伤理论对混凝土结构和性能进行研究.到目前为止,应用损伤理论对混凝土力学性能,裂缝扩展及其演化规律和耐久性能进行了一系列研究,并取得了大量成果.为促进损伤力学理论在混凝土结构中的应用,本文综合评述了国内外近几年来应用损伤理论对混凝土性能研究的进展,并对其未来发展及应用前景进行了展望.1损伤力学理论在混凝土力学性能中的应用研究材料力学性能的研究是通过本构关系来实现的.材料的本构行为包括变形,损

7、伤和断裂3个方面.材料的变形引起损伤的发展,损伤的演化导致断裂,而材料的变形性能又与损伤演化相互耦合.对于混凝土材料,一次性地建立一个能够适应一切加载条件和充分考虑各种内,外部作用的完善的损伤本构模型显然是困难的.因此人们在进行一定的假设和近似之后,遵循了从单向受力损伤到多向受力损伤,从静力损伤到动力损伤,从完全弹性损伤到弹塑性损伤,从各向同性损伤到各向异性损伤的研究思路,通过理论和实验相结合的方法,逐步使理论与实际相符合.,1.1静力损伤本构关系损伤模型包括Mazars损伤模型[4],Sidoroff损伤模型_5],Loland损伤模型_6],Kraj

8、cinovic损伤模型_7等.宋玉普教授¨8针对Mazars建立的内时理论模型基