混凝土本构关系研究综述

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1、混凝土本构关系研究综述　　混凝土本构关系综述　　黄永胜　　摘要：现有的混凝土本构模型主要是基于成熟的弹性力学、塑性力学和固体力学建立的。其模型在数学上比较严格，但是与混凝土材料的破坏机理不相吻合，各国学者针对混凝土的不同性质和最新的力学研究成果提出了与新兴学科交叉的本构模型。本综述系统对混凝土的几个经典的本构模型进行简要的介绍和对比，并对以后的发展趋势阐述了一些自己的看法，为混凝土本构模型的研究提供思路。　　关键词：混凝土；本构模型；力学　　THEREVIIEWOFCONCRETECONSTITUTIVERELATION　　　　　　HuangYongsheng　　

2、(SchoolOfCivilEngineering,GuangzhouUniversity)　　Abstract:Existingconcreteconstitutivemodelismainlybasedonthematureofelasticmechanics,plasticitymechanicsandsolidisaccurateinmathematics,butdonotcoincidewiththedestructionmechanismofconcretebaseondifferentcharacterandthelatestresearchresu

3、ltsofconcrete,theconstitutivemodelwiththeemerginginterdisciplinarywasproposedbyscholarsandprofessionalsinmanycountries.Thisreviewsbrieflyintroducingandcomparingtheseveralclassicconstitutivemodelofconcreteonaideasfortheresearchofconstitutivemodelofconcrete.　　Keywords:concrete;constitut

4、ivemodel.mechanics　　1引言　　混凝土是土木工程重要的材料之一。由于其材料的不均匀性、施工的不确定性等，造成对建立一个统一的混凝土本构模型存在着很大的困难。随着科学技术的发展和工程设计中对进一步了解混凝土的本构关系的迫切性。产生了一系列基于各；种不同力学理论的本构模型其主要概括起来有线弹性模型；非线弹性模型；塑性理论模型;(4)力学损伤　　模型新兴交叉学科的本构模。其中是基于比较成熟的弹性力学和塑性力学发展来的混凝土计算方法，而是通过大量的实验结果进行回归分析得出的比较实用于工程应用的模型；是基于最近发展的损伤力学理论得出的模型是基于最近的研究成

5、果从各个不同的方向得出的最新的研究方法，例如断裂力学，微观结构等。　　正是由于现有的各种本构模型的理论基础、观点、方法和条件各不相同从而导致了其实用范围和结果的不同，因此对于混凝土结构来说根据其不同的情况选择一个合适的本构模型，对于其计算精度显的额外重要。　　2现有比较成熟本构模型浅析　　线弹性模型是以弹性力学为基础的模型。主要适用于混凝土无裂缝状态，将混凝土看成类似于钢材等金属一样的线弹性匀质材料，也就是所谓的胡克定律。虽然混凝土本身并非各向同性的匀质材料，并且在其受力在前也存在微小的裂缝，但对于混凝土初始时的受力状态线弹性模型还是具有一定的精度的。随后对于混凝

6、土的塑性变形阶段而产生了基于塑性力学的塑性理论模型。它主要以塑性流动理论为基础，加上对混凝土的的加载路径和硬化的考虑而导出的本构模型，但是经典的塑性理论的众多本构关系不能很好的从数学上描述混凝土的力学行为并且缺乏物理基础。因此对于一些经典的塑性方法只进行数学的描述，这对混凝土的结构设计起到了很大的作用。如果要进行更高的设计精度，则要求更加准确的表达出混凝土的力学行为，而经典的塑性模型则显示出了明显的不足。　　非线性的弹性模型是根据混凝土的多轴实验的数据进行归纳、总结、回归分析而统计出来的一个一般模型，适用于混凝土单调加载和混凝土受压非线性变形的情况。因而这种模型一

7、般比较能够反映工程的实际。形式简单，使用也方便。在工程中得到了广泛的接受。但是这种基于实验数据的经验型模型由于受实验条件的限制所以不同的实验条件可能会得出不同的结果，所以对于一些特殊的结构条件可能会得出截然不同的结果。　　3力学损伤本构模型浅析　　损伤力学理论的出现，为研究混凝土本构模型的各国学者提供了一个新的理论框架，经过试验和理论的研究提出了力学损伤模型。因为混凝土的破坏过程实际上就是各种微空洞和微裂缝的演化、发展和积累的过程，而对于诸如晶格错位等微观尺度上的组成结构变化很少涉及，所以在荷载尚未达到可使用混凝土材料发生屈服或塑性流动之前的荷载其整体已经完全破坏

8、了，而对弹