混凝土弹塑性损伤帽盖模型参数确定研究

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1、万方数据第3l卷第15期振动与冲击JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK混凝土弹塑性损伤帽盖模型参数确定研究姜华1，擐拴海1，王君杰2(1．长安大学公路学院，西安710064；2．同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：基于连续损伤力学和塑性力学理论形成的弹塑性损伤帽盖模型是一个高级混凝土本构关系模型，但模型涉及的参数过多却给运用造成了不便。对模型参数进行详细解释基础上，采用已有的混凝土材料试验数据给出了其子午线强度参数、帽盖参数、脆性损伤和延性损伤参数取值，大大方便了工程运用。最后以单轴拉伸和单轴压缩为例数值演示了模型基

2、本力学特性。关键词：弹塑性损伤帽盖模型；子午线；帽盖面；延性损伤；脆性损伤中图分类号：TU317文献标识码：AParametersdeterminationofelasto-plasticdamagecapmodelforconcretematerialsJIANGHual，HEShuan—hail，WANGJun-jie2(1．SchoolofHighway，ChangAnUniverstiy，Xian710064，China；2．DepartmentofBridgeEngineering，Ton西iUniversity，Shanghai

3、200092，China)Abstract：Elasto·plasticdamagecapmodelisanadvancedconstitutivemodelforconcrete，basedoncontinuumdamagemechanicsincombinationwithplasticitytheory．However，toomanyparametersinvolvedinthismodelbringinconvenienceinthecourseofapplication．Basedondetailexplanationsofits

4、parametersandaccordingtothetestdataforconcretematerials，parametersofstrengthatmeridians，capsurfaceconfiguration，brittledamageandductiledamageinthemodelwereattractedasessentialparameters，whicheasetheengineeringapplicationofthemodelgreatly．Basiccharacteristicsofthemodelwered

5、emonstratedthroughtheuniaxialtensileanduniaxialcompressivesimulations．Keywords：elasto—plasticdamagecapmodel；meridian；capsurface；ductiledamage；brittledamage帽盖模型[11源于Roscoe等提出的剑桥黏土模型【2【，此后Drucker川、DiMaggiol引、Sandler口拍。和Bala一“73等在这方面做了大量的理论工作，并使之推广用到了岩石、混凝土、陶瓷、石膏以及粉末等材料上。引入帽盖

6、的目的是为了考虑静水压力导致的材料空隙破坏，从而出现体积屈服现象，因此在静水轴一端开口的剪切破坏面加上帽盖封El以形成帽盖模型，如简单的Drucker—Prager剪切面与帽盖的组合¨。。帽盖模型屈服面由如图1(a)所示的剪切屈服面^，帽盖面五和拉断面五组成，其中Z采用四参数指数函数描述。疋采用椭圆函数描述历受最大静水拉力准则控制。这种由三个面包络而成的屈服面，在各面交界处存在导数不连续，给塑性变形方向计算带来不便，并且模型没有考虑材料损伤和应变速率效应，加载面忽略了偏应力张量第三不变量厶的影响会夸大非三轴压缩应力状态下的材料抗剪能力。因此

7、Schwer-9o和基金项目：中国博士后科学基金资助(2012M510216)收稿13期：2011—03—25修改稿收到日期：2011—08—10第一作者姜华男，博士，讲师，1980年生Murray【lo3在弹塑性帽盖模型基础上提出了弹塑性损伤帽盖模型(新模型)，后者对原模型的强度子午线做了扩展、并且增添了应变速率效应和损伤软化特性。在子午线强度方面，新模型的子午线强度面由原来的二不变量(J『。，厶)模型扩展到三不变量(，。，厶，厶)模型，并将原来单一的子午线修改为拉伸、压缩和剪切三种子午线，其它应力状态的子午线采用Rubin⋯1角隅函数在

8、三者之间进行插值，并且各子午线变成了如图1(b)所示的光滑连续形式，其表达式由原来剪切面的指数函数表达式和归一化的帽盖面函数相乘得到，这一形式还被用于RHT模型¨卜”1中。，帽盖