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高应变率下材料的动态本构行为是材料科学和工程领域的重要研究方向之一。
在高速冲击、爆炸冲击、汽车碰撞等特殊工况下，材料会受到极大的应变率影响，因此需要对材料的动态本构行为进行深入研究。
本文将重点讨论高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为，并探讨其影响因素和研究方法。
1. 高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为的定义材料在高应变率下的动态本构行为指的是材料在极短时间内受到极大应变率作用时的力学响应特性。
在这种特殊条件下，材料的变形、破坏和能量吸收等行为都会发生明显变化。
而计及损伤演化的动态本构行为则是指在高应变率条件下考虑材料内部微观损伤演化对材料宏观力学性能影响的研究内容。
这种研究对于了解材料在特殊工况下的力学性能以及设计相应的工程结构具有重要意义。
2. 影响高应变率下材料动态本构行为的因素在高应变率下，材料的动态本构行为受到多种因素的影响，主要包括材料结构、应变速率、温度等因素。
材料的结构特征对其动态本构行为有着重要影响。
晶粒大小、晶界特性、组织形貌等都会对材料的动态响应产生影响。
应变速率是影响材料动态本构行为的重要因素之一。
随着应变速率的增大，材料的变形行为会有明显的变化，所以需要考虑速率效应对材料性能的影响。
温度对材料的动态本构行为也具有重要影响，温度升高会对材料的塑性行为、断裂行为产生影响，因此需要考虑温度效应对材料性能的影响。
3. 高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为的研究方法针对高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为，人们提出了多种研究方法和测试技术。
其中，使用高速冲击试验是常用的研究方法之一。
通过高速冲击试验可以模拟高速碰撞等工况下材料的动态响应情况，得到材料的动态力学性能参数。
还可以使用光学显微镜、电子显微镜等对材料的微观结构进行观察，研究材料的微观损伤演化情况，从而深入了解材料的动态本构行为。
4. 研究现状及发展趋势目前，针对高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为的研究已取得了一定的进展。
2021 No.4April2021年第4期4月混凝土与水泥制品CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 超高性能混凝土 (UHPC 冤动态损伤机理综述吴永魁，姚一鸣(东南大学土木工程学院，江苏南京210000)摘要：总结分析了超高性能混凝土(UHPC )现有研究成果，综述了其超高性能机理、单调拉伸和循环荷载下的本构关系、低周期疲劳状态下的损伤过程及微观损伤机理等，并对未来的研究方向提出了建议。
关键词：超高性能混凝土；协同效应；本构关系；微观机理中图分类号:TU528.31文献标识码:A doi:10.19761/j.1000-4637.2021.04.001.06Review of Dynamic Damage Mechanism of Ultra-high Performance ConcreteWU Yong-kui, YA O Yi-ming(School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210000, China)Abstract: Based on the summary and analysis of the research works of UHPC, the ultra -high performancemechanism of UHPC, the constitutive relation under monotone tensile and cyclic loads, the damage process under lowcycle fatigue and the microscopic damage mechanism were summarized. Some suggestions for the future research direction were also provided.Key words: Ultra-high performance concrete; Synergistic effect; Constitutive relation; Microscopic mechanism0前言普通混凝土脆性大、抗拉强度低，尤其是在动态荷载下抗裂性能差，难以满足当今建筑对安全性及耐久性的要求。
岩土类材料的损伤本构模型及其在冲击动力学问题中的应用岩石、混凝土材料等非均匀和各向异性材料的动态本构和冲击损伤破坏规律的研究,是现阶段冲击动力学领域的重要的科学问题之一。
这一科学问题的研究对材料变形损伤破坏的非线性效应、应变率效应的耦合表征提出了新的挑战。
本文首先对岩土材料本构模型的研究概况和进展进行了较为全面、系统的回顾和总结。
对现有的主要的冲击载荷下的动态损伤模型进行了较系统的评述和比较,并对当前的研究热点及趋势作了讨论。
在此基础上,阐述了解决本课题理论问题的思路和方法。
岩土类材料的重要特征是其静压相关塑性屈服行为,本文在静水压相关的广义热粘塑性本构的理论框架下,从修正Drucker公设和应力空间中的屈服函数出发,以材料本构关系的内变量理论为工具,推导并建立了一般形式的,特别是静水压相关的热塑性和热粘塑性增量型本构关系的普适形式,其所得到的本构关系可以包含各种内变量硬（软）化行为、应变率硬（软）化行为、损伤软化、温度软化行为以及相互间的耦合作用。
所给出的本构关系是以应力屈服面为基础的,具有普适性;对任何动态程序都特别适用和方便,易于嵌入到损伤材料的冲击动力学数值计算程序,具有很强的实用性。
考虑到应用的重要性,文中特别给出了若干常用的岩土本构模型的增量本构关系计算公式和流程。
在较详细地论述了分形、分形维数概念及分形测量方法的基础上,将之与岩土材料损伤破坏所具有的分形特点相联系,尝试性地将分形几何引入到岩土材料损伤定义,详细地推导了岩土材料的拉伸状态下损伤演化方程。
其损伤演化方程中,分形维数及其与损伤能量耗散率的关系的引入,不仅解决了损伤的确定问题,减少了损伤模型中的所涉及的岩土特性参数,而且新构造的分形损伤模型可计及岩土的天然损伤影响和应力波传播过程中引起的裂纹扩展效应新进展。
以岩土损伤分形本构模型的研究成果为基础,由岩石损伤分形维数和能量耗散率之间的关系,建立了拉压两种不同状态下的损伤演化方程,并以等效模量理论为基础建立了岩土材料含损伤的动态本构关系;利用本文所建立的含损伤本构模型,采用有限差分方法对砂岩冲击载荷下一维应变波传播问题进行了数值模拟,得到了应力波传播过程中,应力、分形维数、裂纹密度及损伤等量得演化规律,其结果对工程应用有指导意义。
混凝土静力与动力损伤本构模型研究进展述评混凝土静力损伤本构模型主要研究混凝土在长期外力作用下所产生的损伤。
该模型是通过研究混凝土的各种物理、力学性质和损伤特性，建立混凝土的本构模型，以预测混凝土在外力作用下的力学响应。
静力损伤本构模型的研究重点在于如何描述混凝土在长期力学载荷下的损伤累积效应。
常见的静力损伤本构模型有Kachanov-Rabotnov模型、Modified-Kachanov-Rabotnov模型和Nakamura模型等。
这些模型均是基于破裂力学理论和实验结果建立的，在工程领域得到广泛应用。
总体上说，混凝土静力损伤本构模型和混凝土动力损伤本构模型的研究都是为了更好地预测和模拟混凝土在不同载荷作用下的力学响应，进而更好地评估和控制工程结构的损伤和破坏。
这些模型的研究，对于提高工程结构的安全可靠性和延长使用寿命具有重要意义。
目前这些混凝土损伤本构模型仍面临一些挑战和亟待解决的问题。
现有的模型大多基于理论推导和实验数据，缺少考虑材料微结构和内部缺陷对混凝土力学响应的影响以及不同外界环境条件下混凝土力学响应的变化规律。
今后需要进一步深入研究混凝土的微观结构和内部缺陷对力学响应的影响，在此基础上修正和完善损伤本构模型，提高其适用性和准确性。
由于混凝土在不同工程结构中的应用要求和环境条件存在巨大差异，因此需要基于工程实际情况进行本构模型的有效性验证和改进。
应进一步推广高性能混凝土等新型材料的应用，探索建立适合其力学响应特性的新型损伤本构模型，为未来工程结构的设计和施工提供更好的支持。
混凝土材料具有一定的弹性和塑性。
在外界力学载荷作用下，会产生不同程度的损伤和变形。
特别是超出材料界限时，混凝土会失去刚性，变得越来越脆弱。
在进行混凝土损伤本构模型研究时，对于混凝土的断裂特性和损伤行为的研究也非常重要。
静力损伤本构模型是针对混凝土在长期外力作用下所产生的损伤进行研究的。
这种损伤模式主要是由于混凝土在受力过程中会出现隐蔽的微裂缝，从而导致材料的内部结构发生改变。
有些材料类型中有关于失效准则的定义，但是也有些材料类型没有失效准则的材料类型，这时需要额外的失效准则定义，与材料参数一块定义材料特性。
需要用到*mat_add_erosion关键字，对于这个关键字有几个需要注意的地方。
1、材料的通用性破坏准则：`材料通常为拉破坏或者剪切破坏，静水压是以压为正，拉为负，所以静水压破坏就是给出最小的承受压力，当然需要小于0（即拉力），如果静水压小于该值，则材料破坏。
相反，应力则是以压为负，拉为正，故最大主应力或最大等效应力或最大剪应力破坏等等都是给出最大的应力极限，当然大于0，如果拉应力大于该值，则材料破坏，无论是*MAT_ADD_EROSION，还是材料内部自带的破坏准则还是其他软件，都遵循以上准则。
注意：屈服不是失效。
2、单元失效模拟的功能与目的单元删除功能是为了克服有限元本身的缺陷而提出的一项方法，由于有限元本身是基于连续介质力学的，而在连续介质力学中，所研究的物体需要是连续的，既物质域在空间中连续。
在这样的理论假设框架下，单元本身是不会消失的。
然而在实际情况下，由于损伤断裂的存在，势必会使得一些单元消失或者完全的失效，所以为了能够模拟这种情况，DYNA 提供了单元失效功能。
破坏、失效、断裂，都是工程性的概念，它表示在达到某一准则后，结构、构件、或者构件中的某一部分，从结构中退出工作，不再影响整体结构的受力。
而从有限元概念上说，对上述机制的模拟，基本手段都是一样的，就是当满足某一指标（比如某个应变大小）后，将一个单元或者一个积分点的质量、刚度和应力、应变都设为零（或者非常接近与零），这样它在整体结构计算中就不再发挥作用，进而实现了退出工作机制的模拟。
所以，无论是把纤维模型中的某个纤维、或者分层壳模型中的某一层、或者实体模型中的某个积分点，或者结构中的某个单元，让其不再参与整体结构计算，都可以达到模拟破坏退出工作的目的。
而所谓单元生死技术，是上述基本概念在有限元程序中的一个“打包”应用。
非线性动力损伤力学理论及其数值分析模型一、本文概述本文旨在深入探讨非线性动力损伤力学理论及其数值分析模型，分析其在工程结构损伤演化与破坏过程中的重要作用。
随着科技的不断进步，对材料在复杂动力环境下的响应行为及损伤演化规律的理解需求日益增强。
非线性动力损伤力学理论正是为满足这一需求而发展起来的重要学科分支，它综合考虑了材料的非线性特性、动力效应以及损伤演化过程，为预测和防止结构破坏提供了理论基础。
本文将首先回顾非线性动力损伤力学的发展历程和基本原理，阐述其相较于传统线性理论的独特优势。
接着，重点介绍几种典型的非线性动力损伤力学模型，包括其构建方法、主要特点和适用范围。
在此基础上，本文将深入探讨数值分析模型在非线性动力损伤力学中的应用，包括离散化方法、求解算法以及相关的软件工具。
本文还将关注非线性动力损伤力学在工程实际中的应用案例，分析其在预测结构损伤和破坏过程中的实际效果。
对非线性动力损伤力学领域未来的发展趋势和挑战进行展望，以期为该领域的深入研究和实践应用提供参考和启示。
二、非线性动力损伤力学的基本理论非线性动力损伤力学是固体力学的一个新兴分支，主要研究材料在高速、大变形和复杂应力状态下的损伤演化规律。
其基本理论涵盖了损伤变量的定义、损伤演化的本构方程、损伤与变形的耦合关系以及损伤诱发的材料性能退化等方面。
损伤变量是描述材料内部损伤状态的关键参数，通常与材料的微观结构变化、内部缺陷的扩展和累积有关。
根据损伤的类型和机制，损伤变量可以是标量、矢量或张量形式。
这些变量不仅反映了材料的当前损伤状态，还决定了其后续的力学行为。
损伤演化的本构方程是非线性动力损伤力学的核心。
它建立了损伤变量与应力、应变等力学变量之间的关系，描述了材料在受力过程中的损伤积累和发展规律。
这些方程通常包含损伤变量的演化速率、应力状态和材料的本征属性等参数，形式复杂且高度非线性。
损伤与变形的耦合关系是非线性动力损伤力学的另一个重要方面。
聊聊动态强度和损伤演化王礼立;胡时胜;杨黎明;董新龙;王晖【摘要】材料强度在传统上常理解为材料在外载荷下抵抗流动/变形和破断的能力.由流变阶段到貌似突发的破断,其实源于一个隐含的应变率/时间相关的损伤演化过程.动态损伤演化研究的难点在于损伤与流变总是耦合在一起发展的.研究发现,热激活损伤演化模型可成功描述材料宏观损伤的动态演化.在此基础上,从实测的含损伤演化的表观应力应变曲线,可将两者解耦分开,并可确定各自相关的材料参数.这一思路可推广到中医脉诊的客观化研究,通过脉搏波信息定量反演脉搏波系统的正常及病态本构关系,可诊断生命体偏离正常状态的程度(病情),这可视为一种广义的损伤演化和强度问题.上述思路还可推广到地震预报研究,即“对地球把脉”.与加卸载响应比理论相结合,通过相邻3处的地震波信息来反演地球相关板块含损伤演化的非线性载荷-响应曲线,再区分出损伤演化程度,将有利于改进地震预报,这可视为另一种广义的损伤演化和强度问题.%The strength of a material is traditionally understood as its ability to resist flow/deformation and breakage (brittle fracture or ductile rupture) under applied load.The breakage,though looking like an abrupt occurrence,actually results from a strain-rate/time dependent process of damage evolution.The difficulty in studying dynamic damage evolution lies in that the damage evolution and theflow/deformation process are coupled and influence each other.It was found that the dynamic evolution of macro-damage could be successfully described by the thermo-activated damage evolution model.Based on this model,the damage evolution and the flow/deformation can be decoupled from the experimentally measured apparent stress-strain curve withdamage evolution,and the related material parameters can be determined.Such an approach is then generalized to the objective study of the TCM pulse.The normal and pathological constitutive relations of the pulse wave system can be inversely determined by pulse wave signals,and then the degree of deviation from the normal condition (illness state) of patients can be diagnosed,and their illness state can be regarded as a kind of generalized damage.The same approach is further generalized to the study of earthquake prediction through the'pulse-taking for theearth'.Combined with the load-unload response ratio theory,by measuring the seismic wave signals on three adjacent positions,the nonlinear constitutive load-response curve with damage evolution can be inversely determined for the tectonic plates of the earth concerned,then the degree of the damage can be finally discriminated,which is the key information for an improved earthquake prediction.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】11页(P169-179)【关键词】动态强度;损伤演化;材料动力学;脉搏波;地震预报【作者】王礼立;胡时胜;杨黎明;董新龙;王晖【作者单位】宁波大学省部共建教育部冲击与安全工程重点实验室,浙江宁波315211;中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,安徽合肥230027;宁波大学省部共建教育部冲击与安全工程重点实验室,浙江宁波315211;宁波大学省部共建教育部冲击与安全工程重点实验室,浙江宁波315211;宁波市中医医院王晖工作室,浙江宁波315000【正文语种】中文【中图分类】O347固体的强度和流体的湍流常常并列为力学研究中的两大经典难题。
应变速率对拉伸强度的影响主要表现在以下几个方面：
1. 加速拉伸：随着应变速率的增加，材料的拉伸强度通常也会增加。
这是因为应变速率的增加意味着在更短的时间内发生更大的变形，这会导致材料内部的位错密度增加，从而增强材料的强度。
2. 延迟断裂：在某些情况下，当应变速率过高时，材料的拉伸强度可能会降低。
这是因为过高的应变速率可能导致材料内部产生微裂纹或发生其他形式的损伤，这些裂纹或损伤在拉伸过程中会迅速扩展，从而导致材料断裂。
3. 动态应变时效：在某些合金中，当应变速率足够高时，材料内部的析出相会在应变作用下重新排列或发生相变，这会改变材料的拉伸强度。
这种效应通常表现为材料的屈服强度随应变速率的增加而增加。
4. 应变速率敏感系数：通过引入应变速率敏感系数，可以描述材料在动态加载下的力学行为。
该系数定义为材料屈服强度对应变速率的导数，用于描述材料在动态拉伸过程中强度的变化情况。
综上所述，应变速率对拉伸强度的影响是复杂的，与材料的种类、微观结构和加载条件等多种因素有关。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以选择合适的材料和工艺参数来满
足特定条件下的拉伸强度要求。
