混凝土损伤塑性本构模型研究

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1、第25卷增刊岩土力学Vol.25Supp.22004年11月RockandSoilMechanicsNov.2004文章编号：1000－7598－(2004)增―0013―05混凝土损伤塑性本构模型研究123沈新普，沈国晓，陈立新(1.沈阳工业大学建筑工程学院，沈阳110023；2.太原重型机械学院应用科学系，太原030024；3.东北煤田地质局煤层甲烷气开发中心，沈阳110035)摘要:提出了一种新的损伤塑性本构模型，强调了应力三轴比对塑性屈服的影响。采用本研究设计的专门用于本构校验的计算机软件，对上述模型的应力应变加载曲线进行了数值模拟，数值结果与实验结果吻合得比较

2、好。关键词:损伤；塑性；本构模型；应力三轴比中图分类号：TB115文献标识码：AStudyonaplasticconstitutivedamagemodelforconcrete123SHENXin-pu,SHENGuo-xiao,CHENLi-xin(1.CollegeofArchitecturalEngineering,ShenyangUniversityofTechnologyShenyang,110023,China;2.DepartmentofAppliedSciences,TaiyuanInstituteofHeavyMachine,Taiyuan03002

3、4,China;3.DevelopmentCenterforCoal-beddedMethane,NortheasternBureauofCoalGeology,Shenyang110035,China)Abstract:Aplasticconstitutivedamagemodelwasproposedwithspecialconcernsbeingputonsimulatingthestresstriaxiality-dependenthardeningphenomena.Adriversubroutinewasdevelopedforthenumericalval

4、idationoftheconstitutivemodelatlocallevel.Comparisonbetweenthenumericalresultsandtheexperimentaldataindicatesthevalidityoftheproposedmodelandtherelatednumericalscheme.Keywords:Damage,plasticity,constitutivemodel,stresstriaxiality者互相伴随；③该模型具有一定的开放性，易于修1引言改，通过对参数取值的选择，能够模拟硬化、软化混凝土类材料与结构的失效

5、破坏是以裂纹生等多种不同的本构行为现象。为了使模型适于混凝成、扩展、及沿裂纹面的摩擦滑动为特征的。固体土的损伤分析，本文在损伤演化及塑性计算中引入力学的损伤与塑性耦合分析方法是有效处理这一类了‘应力三轴比’，并采用了Drucker-Prager塑性加[1,2]载准则。问题的理论工具，十几年来得到了广泛应用。标量损伤与塑性耦合的模型能够反映混凝土强度劣化2模型的理论描述及刚度软化的非弹性行为的主要特性，又由于其简2.1损伤塑性耦合本构模型基本关系单易用，因此是目前应用最为广泛的一类本构模型，根据‘能量等效原理’，基于塑性的损伤塑性本文将结合标量损伤模型来建立一种新的损伤塑

6、性耦合本构模型基本关系为：耦合的本构模型。本文模型是在文献[3]的塑性损伤本构模型的~σij~e()e⎫σij=,εij=1−Dεij,⎪基础上提出的。该的模型本来是用于金属的塑性损1−D⎪伤分析的，本文采用它是因为它具有下列优点：①~Eijkl⎪E0=⎪ijkl()2⎬(1)这个模型中，损伤的演化不仅取决于塑性应变的增1−D⎪Y=()1−DE0εeεe⎪加，而且也和弹性应变能具有解析的比例关系；②ijklijkl⎪这个模型的损伤演化和塑性应变增长是耦合的，两σ=E0()1−D2()ε−εp⎪ijijklklkl⎭收稿日期：2004–04-30基金项目：辽宁省科技基金对

7、本课题的资助(项目合同号2001101023)。作者简介：沈新普，男，1963年生，博士，教授，主要研究方向有：固体塑性损伤耦合本构理论与数值计算；梯度依赖非局部本构模型；火灾高温下混凝土结构内的热传递、水分运移与变形耦合分析；岩石边坡稳定数值模拟。已发表相关学术期刊文章30余篇。E-mail:xinpushen@vip.sina.com14岩土力学2004年~式中σij和εij分别表示应力张量和应变张量，式中δij为二阶单位张量；sij为偏应力张量。由上标p表示塑性，e表示弹性，上波浪~表示虚式(2)可得：拟净材料的力学量；D为损伤变量