混凝土弹塑性损伤本构模型研究Ⅱ数值计算和试验验证.aspx

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1、万方数据第38卷第9期205年9月土木工程学报CHINACIVILENGINEERINGJOURNALV01．38No．9Seo．2005混凝土弹塑性损伤本构模型研究Ⅱ：数值计算和试验验证“昊建营“2李杰1(1．同济大学，上海20(}092；2．华南理工大学，广州510640)摘要：针对建议的基于能量的混凝土弹塑性损伤本构模型“，将损伤演化和塑性变形解耦，本文建立了模型的弹性预测一塑性修正一损伤修正数值分析框架，给出了无条件稳定的应力更新算法和相应的算法一致性切线模量。在弹性预测一塑性修正过程中，利用谱分解回映算

2、法建立了塑性流动因子和硬化参数的统一迭代格式，减小了有效应力更新的计算量。根据上述数值算法，编制非线性有限元分析程序，对单调和低周反复荷载作用F的混凝土材料和结构试验进行数值模拟，分析结果表明建议的弹塑性损伤本构模型可以较好地描述混凝土材料的典型非线性行为，其数值方法是有效的，为进一步的结构非线性分析应用奠定了基础。关键词：混凝土；非线性分析；本构模型；回映算法；后退欧拉法中图分类号：TU313文献标识码：A文章编号：1000-131X(2005)09-0021，07Ⅱ。AsTUH。As，rICDAM魄GEC("

3、唧1ITUTIVEMoDIⅡ．FORCONCRETEBASEDONDAMAGEENERGYR眦A田￡R崖n强。PARTⅡ：NIm珏盈ICALAIGoRⅢIMAND、砸R珏陀A．11D0心临WuJianYin91。2LiJ／e1(1．Tan西iUniversity，shan曲ai200092，China；2．!；0umChinaUmvemit)『ofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Withre即Idtotheenergy-basedelastoplasticdmn

4、agemodelpresentedinthepmviouspaperL“，bydecouplingplas-dcstrainsanddamageevolutions，thethree—stepnuraeriealframework，i．e．，elasticpredictor-plasticcorrector-damagecorrector．andthedgorithmforupdatingthestressandthecorrespondingalgorithmconsistenttangentmodulus，a

5、”providedinthispaper．Intheprooedureofupdatingtheeffectivestress，theunifiedNewton—Raphsoniterativeformulationoftheplasticconsistentparameterandthehardeningparametersisestablishedbyusingspectraldecompositionintheeffectivegh℃ssesspace．Inaccordancewiththeabovealg

6、orithm，anonlinearfinitedementanalysisprogramisdeveloped，andtestsofconcreteundermonotonicandcyclicloadingsaresimulated．qhepredictiveresultsshowthatthesuggestedmodelandcorrespondingalgorithmcandescribethetypicalnonlinearbehaviorsofconcretematerials．Keywords：cor

7、relate；nonlinearanalysis；constitutivemedd；return-mappingalgorithm；backward—Eulermethod引言对于实际存在的大量复杂非线性问题，获取精确解析解几乎是不可能的，而只能借助计算机技术和完善的数值计算方法(如有限元技术)寻求其近似解。因此，数值算法是本构模型的重要组成部分，其计算效率的高低极大地影响着本构模型的应用。在非线性有限元分析中，应力和应变之间的非线性关系导致平衡方程是应变(因而也是节点位移)的非线性方程，收稿R期：2m4-04-

8、14*目家杰出青年科学荩金(59825105)和上海市重点学科建设基盒资助研究一般需要采用迭代法01加以求解。同时，由于变形历史取决于材料的非线性本构关系，应采用增量分析方法以跟踪位移、应变和外部作用引起的应力的发展。利用增量法求解问题一般采取三种方式”J：Newton-Raphson方法、修正Newton-Raphson方法和准Newton—Rapllson方法。对于存