第４０卷第２８期 ２ ０ １ ４年１ ０月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．２８ Ｏｃｔ．２０１４ ・１２１・
文章编号：１００９—６８２５（２０１４）２８－０１２１－０２
混凝土材料的弹粘塑性损伤本构模型研究
李静翟泽冰
（江西省水利规划设计院，江西南昌３３００２９）
摘要：从Ｐｅ￣ｙｎａ弹粘塑性本构模型出发，考虑混凝土材料的损伤，推导提出了混凝土弹粘塑性损伤本构模型，通过与相关文献
所列实验数据比较，验证推求了所得模型的适用性，指出该模型能够反映出混凝土材料不同的拉压性能、混凝土材料的应变率敏
感性、静水压力及中间主应力的影响，具有一定的实用价值。
关键词：混凝土，弹粘塑性，动力本构模型
中圈分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ
０ 引言
混凝土是由胶凝材料将颗粒集料、掺合料与水和外加剂拌制
而成的混合料，由于混凝土材料在浇筑成形过程中受到的影响因
素较多，导致其内部或多或少总会存在一定的裂隙缺陷，而这些
缺陷在混凝土承受荷载之后，往往是混凝土结构的失效和破坏的
起始点，因为混凝土材料的损伤、失效、破坏都是由于其内部裂缝
的萌生和裂缝的扩展所引起的。可以说混凝土材料内部裂隙的
发展，混凝土结构物的损伤伴随着其整个施工和使用过程。
由于混凝土材料的强度、结构刚度及结构抗力作为混凝土结
构性能的外在表现，均受到其内部损伤的影响，所以在工程实践
中就迫切需要对混凝土材料的损伤程度进行评价，研究损伤过程
的演化规律及对结构物性能影响的量化机理。所以现阶段利用
已有的损伤力学理论，建立混凝土结构的损伤模型，进行损伤计
算及仿真分析对实际工程设计校核具有较强的指导意义，对实际
工程的评估鉴定也是一种有效的方法。
１ 模型构建
１．１ Ｐｅｒｚｙｎａ弹粘塑性本构模型
总应变率包括弹性应变率和非弹性应变率两部分，其表达式
可表示为：
：ｓ ＋ （１） 其中，ｓ 为弹性应变率；ｓ 为非弹性应变率，弹性应变率可直
第４１卷第３期 ２０１３年３月 同济大学学报（自然科学版） Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ ＵＮⅣＥＲＳＩＴＹ（ＮＡ ＩＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ） ＶｏＩ．４１ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２Ｏ１３
文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２０１３）０３—０３２４—０６
混凝土弹塑性损伤本构模型的动力扩展
齐 虎 ，李云贵。，吕西林
（１．同济大学结构工程与防灾研究所，上海２０００９２；２．中国建筑股份有限公司技术中心，北京１０１３２０）
摘要：在静力弹塑性损伤实用本构模型的基础上，通过将损 伤能量释放率阀值粘滞化，建议能考虑应变加载速率影响的 实用本构模型．并将阻尼应力引入到本构模型中，使得建议 的模型能直接在材料层次考虑刚度阻尼耗能影响．在此基础 上，引入受拉塑性应变，延缓受拉损伤的发展，提高模型的稳 定性．推导了该模型的计算公式并给出了详细数值算法，将 建立的本构模型在ＡＢＡＱＵＳ中二次开发，通过对Ｋｏｙｎａ重 力坝动力隐式分析表明：刚度阻尼的能量耗散作用能显著增 强动力隐式分析的稳定性，引入受拉塑性应变后能增强模型 数值稳定性，提高模型计算效率，同时应变率效应对结构的 位移反应有一定的影响，且能进一步提高模型的数值稳定 性．
关键词：刚度阻尼；应变率效应；弹塑性损伤本构模型 中图分类号：ＴＵ３１３ 文献标志码：Ａ
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｄａｍａｇｅ
Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｈｕ 。，ＬＩＹｕｎｇｕｉ。，ＬＵＸｉｌｉｎ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ．．Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１３２０．Ｃｈｉｎａ）
第３５卷 第２期 ２０１ １ ４ｔ－４门 武汉理工大学学报（交通科学与工程版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ） Ｖ０ｌ＿３５ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１１
火灾下钢筋混凝土构件的弹塑性本构模型
苏 娟 王振清¨ 徐 辉。 白丽丽¨
（哈尔滨工程大学建筑工程学院” 哈尔滨 １５０００１）
（海洋石油工程股份有限公司 天津 ３００４５１） （烟台南山学院 烟台 ２６５７１ ３）
摘要：在弹塑性理论的基础上，考虑了材料性能随温度的变化，应用，ｚ流动理论导出了高温下钢
筋混凝土构件弹塑性增量本构模型，编制了该模型的有限元求解程序．该模型具有明确的物理意
义，表达形式规范，便于数值手段交现．数值计算结果与现有的试验模型基本吻合．
关键词：弹 性；Ｊ 流动理论；菲线性；本构关系
中图法分类号：ＴＵ３１３．３ ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—２８２３．２Ｏ１１．０２．０４３
０ 引 言
建筑结构在正常服役期内遭受实际火灾时，
温度的升高使截面产生不均匀的温度场，进而导
致材料性能的严重劣化以及应力、内力的剧烈重
分布，因而其结构反应分析可以归结为非线性弹
塑性问题．国内外几乎都采用由经典的流动法则
理论建立的应力一应变本构模型对该问题进行分
析口一．但是在实际结构中，由温度引起的热应力、
塑性流动以及随等效应变和温度变化的屈服准则
耦合在一起，采用经典的本构模型的分析结果与
构件在实际火灾中的表现有一定差距．因此，本文
结合文献［４］提出的弹塑性模型，应用流动理论，
在屈服函数中考虑了塑性等效应变与温度的耦合
作用，从而导出了高温下钢筋混凝土构件材料弹塑
性增量本构模型．在此基础上，基于非线性连续介
质力学原理，采用有限元对该本构模型进行了分析
汁算，数值结果与现有的试验模型基本吻合，为钢
收稿日期:2006202221;
修改稿收到日期:2007208
2
201基金项目:国家自然科学基金(50179002)资助项目1作者简介:王怀亮3(19792),男,讲师(E2mail:wh12003_2002@);宋玉普(19442),男,教授,博士生导师1第25卷第2期2008年4月 计算力学学报 ChineseJournalofComputationalMechanicsVol.25,No.2April2008
文章编号:100724708(2008)0220218206
混凝土的弹塑性损伤双面本构模型
王怀亮31,2, 宋玉普2
(1.大连大学建工学院,辽宁大连116022;2.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)
摘 要:针对混凝土材料拉压应变空间下损伤机制的不同,结合连续损伤力学和塑性理论建立了一个全新的本构模型。该模型中损伤和塑性变形的演变由应变空间的同一个非弹性曲面来控制,但对拉压应变空间中非弹性曲面的演变分别采用了随动强化法则和各向同性演化规律。计算结果表明,该模型能较好地描述混凝土材料在单轴及多轴单调加载和低周反复荷载下的典型非线性特征。
关键词:混凝土;塑性损伤模型;刚度退化;非线性分析中图分类号:TV642.2 文献标识码:A
1 引言
混凝土本构关系是混凝土结构非线性分析的
基础,对混凝土本构关系的深入研究可使结构分析
更精确合理,结构更安全可靠,且更经济,具有极大
的工程意义。大量的试验[1,2]证明混凝土的非线
性是两大主要的能量耗散机制的结果。即内部微
裂缝的演变和塑性屈服流动,塑性流动将产生不可
恢复的塑性变形,微裂缝的扩展则引起了混凝土的
刚度降低和应变软化。由于这两方面的结合和变
化,混凝土具有典型非线性特征:①单向拉、压时,
拉、压性能差异大,拉和压强度显著的不同;②体积
变形效应;③卸载/再加载曲线有滞回现象;④侧压
对拉压强度有明显的影响;⑤剪胀现象。
