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《混凝土抗拉疲劳剩余强度损伤模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第47卷第4期大连理工大学学报Vol.47,No.42007年7月JournalofDalianUniversityofTechnologyJul.2007文章编号:100028608(2007)0420563204混凝土抗拉疲劳剩余强度损伤模型1,231孟宪宏,宋玉普(1.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;2.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:基于连续体损伤力学理论,建立了各向异性混凝土抗拉疲劳剩余强度衰减模型.模型中采用了基于应变能量释放率空间的边界面模
2、型,通过极限断裂面的不断移动模拟疲劳过程中损伤阈值的不断变化.提出了在高周疲劳过程中损伤模量表达式中的D为一与剩余强度有关的变量的观点,并给出了函数表达式.结合已完成的混凝土疲劳抗拉剩余强度试验,确定了模型的参数,并验证了模型的有效性.关键词:混凝土;疲劳;剩余强度;损伤;边界面中图分类号:TU375文献标识码:A0引言凝土抗压疲劳剩余强度预测模型,并作了少量试验验证了模型的精度.但由于其试验内容中试件随着混凝土结构应用的拓展,许多结构或构较少、最大应力水平较高、疲劳寿命较短等,模型件经常处于重复性的较高应
3、力水平下,结构的疲的有效性没有得到充分的验证.劳破坏已是不可回避的问题.结构的疲劳破坏主鉴于目前国内外对混凝土疲劳剩余强度模型要是因为混凝土内部损伤而导致其强度下降,所研究较少,试验数据缺乏等原因,本文利用连续体以了解疲劳过程中混凝土剩余强度的衰减规律显损伤力学的概念,建立混凝土抗拉本构模型,利用得尤为重要.模型编制计算机程序,绘出不同最大应力水平下[1]边界面模型最早由Dafalias等提出,并用混凝土疲劳剩余抗拉强度的衰减曲线.为了验证于金属材料的循环加载.该模型认为应力空间中模型的精度,进行99个变截
4、面棱柱体试件的疲劳存在着一个无形的与损伤水平相一致的包络面,抗拉剩余强度试验,并利用试验结果与理论模型所有可能的应力点都包含在此包络面内,这一包相对比,分析理论模型的有效性及不足.[2]络面被称为边界面.Dafalias又进一步在他的模型中定义了极限断裂面、加载面和边界面的概1建立模型念.只有加载面超过极限断裂面时才有损伤发1.1损伤因子张量及有效柔度矩阵生.损伤的增长率是加载面上一点与其在边界面[6]由复合材料损伤力学可知,对于各向异性[3]上的投影点间距离的函数.Suaris等利用连续q损伤的情况,有效
5、应力R可以表示为体损伤力学理论建立了预测单调和循环荷载混凝qR=M(X)∶R(1)土损伤发展的模型,模型中将弹性势能表示成主式中:R为表观应力;∶为张量双点积;M(X)为损应力和损伤柔度张量的函数.模型中的极限损伤伤因子张量,它是一个四阶张量.研究者们建议断裂面、加载面和边界面都用应变能量释放率向了很多M(X)的表达形式,并将其应用到金属的[4]量Ri表示.Al2Gadhib等在Suaris模型的基础[7]损伤分析中.Khan等最初将损伤因子张量的上,建立了各向异性弹性损伤模型,用于预测混凝概念用于分析混凝
6、土的损伤,Khan模型同时考虑土承受单调荷载与疲劳荷载时的应变变化与疲劳了混凝土拉压两种损伤,本文在Khan模型的基寿命.该模型在建立本构关系时利用了损伤因子础上进行简化,去掉了与抗压有关的参数得到了[5]张量M.Baluch等利用损伤力学概念建立了混用于抗拉疲劳的损伤因子张量,形式为收稿日期:2005212205;修回日期:2007205228.作者简介:孟宪宏(19782),男,博士生;宋玉普3(19442),男,教授,博士生导师.©1994-2010ChinaAcademicJournalElectr
7、onicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net564大连理工大学学报第47卷1分量;Xi为损伤变量.001-AX1vRi为加载面上一点Ri在边界面上的投影点,1vM(X)=00(2)Ri=bRi(12)1-AX21ö2b=Rtö(RiRi)(13)1001-AXRt为极限能量释放率,由混凝土单轴抗拉试验确3式中:Xi(i=1,2,3)为主损伤分量;A为由试验确定;R0为极限断裂面的大小,对于疲劳加载R0随定的常数.损伤的增大而增大.根据Le
8、maitre应变等效假设原理,弹性损伤根据文献[5]的推导,由应力控制的损伤在本构方程可写成如下形式:主轴方向上的增量为Ee=Cq∶R(3)5f5RjdRseq5Rj5Rs5f式中:E为弹性应变;C为有效柔度矩阵,且有dXk=(14)5f5Rn5f5RkqTH-C=M∶C∶M(4)5Rn5Xm5RmT式中:M为M的转置;C为无损状态时的柔度矩其中H为损伤模量,它可以表示成加载面与边界阵,其表达形式为面间距离的函数
