应力空间下混凝土动态劈拉损伤演化方程及损伤界点的确定

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1、第33卷第8期长江科学院院报V01．33No．82016年8月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteAug．2016doi：10．11988／ckyyb．201504622016，33(O8)：125—129应力空问下混凝土动态劈拉损伤演化方程及损伤界点的确定吴彬，胡伟华，唐克静(1．湖北工业职业技术学院建筑工程系，湖北十堰442000；2．十堰市建筑设计研究院，湖北十堰42000；3．三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北宜昌43002)

2、摘要：为研究混凝土动态劈拉特性，进行了不同应变速率下的混凝土动态劈拉试验，建立劈拉应力水平与声发射能量数的数学关系式，明确了混凝土劈拉损伤演化方程，提出了损伤界点的概念。基于医学ROC曲线确定最佳临界点理论，分析出了混凝土劈拉破坏损伤界点所对应的应力水平。研究结果表明：高应变速率下，损伤第1阶段声发射信号开始产生时的应力滞后，当应力水平超过一定数值后，损伤第2段的声发射现象与低应变速率时的相似；损伤界点随着应变速率的提高向应力水平较高处推移，其变化范围为[0．71，0．77]，且推移的规律服从线性分布，应力空

3、间下混凝土劈拉损伤界点为0．75。关键词：混凝土劈拉试验；声发射；损伤演化；ROC曲线；损伤界点中图分类号：TU502．6文献标志码：A文章编号：1001—5485(2016)08—0125—05土损伤本构模型。目前对于混凝土材料损伤的研究主要集中在损1问题的提出伤特l生与损伤模型方面，但是对于混凝土损伤演化规自从Doujilll1将损伤力学应用到混凝土材料研律鲜有报道，而对于损伤阶段的划分和损伤界点的确究领域，国内外学者对混凝土材料的损伤研究一直定几乎无相关的研究成果。已有研究成果阐明混凝没有间断过。关于混

4、凝土损伤的研究，遵循了从单土单轴压缩损伤过程损伤存在着明显的3个阶段，即轴应力损伤到多轴应力损伤、从弹性损伤到弹塑性损伤萌芽阶段、损伤稳定发展阶段、损伤不稳定发展损伤、从静力损伤到动力损伤、从各向同性损伤到各阶段。损伤阶段所占整个损伤过程的比例对于研向异性损伤的思路]。Dube等从与应变速率无究混凝土损伤演化过程的规律具有重大意义。关的损伤模型中推导出与加载速率相关的损伤模因此，无论是混凝土单轴压缩还是劈拉试验，以型，并建立了考虑Perzyn黏塑性影响的损伤本构方何种方式来明确划分损伤阶段显得至关重要。鉴于程

5、。Eibl等在试验结果基础上，对混凝土损伤特此，进行了4种应变速率(10～，1O一，10一，10S)下性进行了分析，认为应变速率改变了混凝土在加载混凝土动态劈拉试验，对劈拉过程中的混凝土声发射过程中的损伤路径。肖诗云等构建以切线模量信号进行实时采集，通过确定劈拉应力水平与声发射为参量的损伤变量，分析了混凝土动态损伤门槛值能量数之间的关系，分析了混凝土劈拉损伤演化规随应变率的变化规律和混凝土的动态损伤演化规律，并提出了损伤界点这一新概念，即损伤界点为前律。李庆斌等从混凝土动力损伤与静力损伤之一损伤阶段的终点或者

6、后一阶段的起点。间关系的角度，提出了考虑初始弹性模量变化的混凝土动力损伤本构模型的建立方法。李杰等采2试验概况用受拉损伤变量和受剪损伤变量建立了基于能量的弹塑性损伤本构模型，并进行了数值计算和试验验2．1试验设备证。王春来等根据Weibull统计分布理论和等效试验采用的设备为10MN微机控制电液伺服应变假定原理，建立了单轴受压状态下钢纤维混凝大型多功能动静力三轴仪。该设备可进行多种试件收稿日期：2015—06—02；修回日期2015—08—12作者简介：吴彬(1989一)，女，湖北十堰人，硕士研究生，主要从事

7、混凝土材料研究，(电话)18772846370(电子信箱)1660621628@qq．COIXI。通讯作者：胡伟华(1988-)，男，湖南益阳人，硕士研究生，主要从事结构抗震设计和混凝土材料研究，(电话)18772803749(电子信箱)464913988@qq．tom。长江科学院院报2016年尺寸大小的混凝土动静力加载试验，具有多功能性。控制器最大采样频率为0．0001S，系统最大数据存3基于声发射能量的劈拉损伤演化储量为3O万组样本，可实时自动采集数据及记录当分析前情况并反馈相关信息，实现存储、处理试验数

8、据同步进行。声发射信号采集设备为SAEU2S系统。3．1试验结果分析2．2试件的制作与加工试验得到的声发射撞击数与应力水平的对应关2．2．1试件材料的选用系如图1。其中。为峰值应力，Ⅳ田为能量数最大试验采用42．5普通硅酸盐水泥，搅拌混凝土所值，Ⅳ为能量数瞬时值。所谓应力水平是指应力与用的水为饮用自来水。峰值应力的比值，即V=cr／cr。。2．2．2配合比的确定及试件的养护与加工试件采用~150mm