混凝土的损伤模型

在已有的混凝土损伤模型的基础上进行分析比较，提出了一个比较符合高强混凝土材料特性的幂函数损伤模型。     

横观各向同性土的弹性非线性损伤分析

提出了一个分析横观向向同性土的各向异性非线性损伤力学模型,以热力学理论为基础,提出考虑各向异性损伤的能量指标概念,构造损伤势函数,建立损伤的演化方程,建立考虑非线性损伤引起的各向异性的弹性应力－应变关系,且应用此模型分析试验,结果与试验吻合。     

基于四参数等效应变的各向同性损伤模型

针对Eoland和Mazars各向同性损伤模型关于峰值应力前后应力应变曲线假设的缺陷,做了两点改进：(a)认为应力峰值前后d—s均为非线性关系;(b)根据Hsieh—Ting-Chen强度破坏准则的基本思想,给出了一种新的用于各向同性损伤模型的四参数等效应变．该等效应变不但可以用于描述单轴应力状态下混凝土的本构关系,而且能描述多轴应力状态下混凝土的本构关系．数值算例验证了所给等效应变的合理性,从而说明了修改过的Mazars损伤模型的正确性．     

混凝土的连续损伤模型和弥散裂缝模型

将经典的混凝土弥散裂缝模型应用到所建议的一类基于能量的弹塑性损伤本构模型的统一理论框架中 ,并推导了剪切模量和剪力保持因子与受剪损伤变量的关系式 .模型可以直接应用于多维应力状态下 ,避免了弥散裂缝模型中存在的参数经验取值问题 .最后 ,通过一个钢筋混凝土单向板的数值算例 ,验证了模型的有效性 .     

各向同性岩石不同损伤变量关系的探讨

将ｌｅｍａｔｉｒｅ应变等价假设应用于岩石材料的纯剪切情况，推导了相应的损伤变量Ｄ和应变能释放率Ｙ的表达式；以损伤应变能释放率为基础，探讨了各向同性岩石在不同受力状态下损伤变量间的关系。     

基于无损弹塑性模型的混凝土损伤定量分析

通过对混凝土σ—ε全曲线的损伤机理分析，比较了理想无损弹塑性模型与实际混凝土材料的σ-ε全曲线，并基于此得到了一种简便的混凝土损伤演变方程，在此方程中损伤量仅取决于相对应力水平。算例结果表明，本文方法不但具有较高的计算精度，而且具有较广的使用范围。     

考虑混合强化和弹塑性损伤的有限元模型

为了在进行结构非线性分析时考虑低碳钢在外部荷载的作用下发生的塑性变形,同时由于 材料内部缺陷的扩展而导致的材料物理力学性质的经,将损伤本构关系引入了有限元方程,基于弹塑性各向同性损伤的假定,对损伤有效力的表达式进行了推演变换,在更新的Ｌａｇｒａｎｇｅ格式的虚功方程的基础上,推导出了考虑材料损伤和混合强化本构模型的非线性有限元基本方程,并给出了求解的方法和具体步骤,所得结论适用于分析结构的低周疲劳。     

基于再生骨料方位的模型再生混凝土损伤演化分析

制作了正方形模型骨料以及不同放置方位情况下模型再生混凝土,试验研究其受压破坏过程中裂缝发生、发展规律,并利用数字图像相关技术和有限元模拟相结合的方法分析应变分布与发展情况,总结归纳再生骨料方位对再生混凝土损伤演化规律的影响。研究结果显示,骨料水平方向放置时应变集中现象首先出现在骨料两侧的界面区;当骨料放置为22.5°时,试件强度和割线模量均高于其他两种情况,应变集中首先在骨料上下两顶点处孕育并向骨料两侧界面区发展成裂缝;当骨料放置为45°时,骨料上下两顶点处应变集中程度最高。在荷载达到80%峰值荷载之前,模型再生混凝土的应变集中程度相对模型普通混凝土要小,对于3种骨料放置方位,分别小15%、32%和39%,这是因为老砂浆的弹性模量介于天然骨料和新砂浆之间,所以削弱了应变集中程度。根据再生骨料放置方位对其损伤演化规律影响的研究,证明可采用去除骨料尖端和减少针片状骨料含量的方法对再生骨料进行优化改性。     

混凝土塑性损伤模型参数的研究

基于相关的试验研究成果,提出了一种确定混凝土塑性损伤模型(KC模型)强度参数取值的方法.针对KC模型损伤参数取值依赖于单元尺寸的问题,以我国混凝土规范为基准,阐述了损伤参数值的调整方法,使得数值计算结果更加合理.利用ANSYS/LSDYNA模拟混凝土常规三轴压缩试验,KC模型分别采用本文确定和程序自动生成的强度参数值,并将计算结果与国内外试验结果比较,研究表明:采用本文提出的方法确定KC模型强度参数值比较合理.     

水泥混凝土最优配合比及损伤本构模型研究

为研究骨料和配合比对水泥混凝土强度的影响规律,选出高强混凝土的最优制备方案。通过单轴压缩试验建立了损伤本构模型,结果表明,水泥混凝土中掺加玻璃纤维起到加筋作用,强度增大;随着水泥混凝土内部水化反应的进行,产生的钙矾石充满剩余孔隙,使混凝土内部结构更加密实,抗压强度提升显著;建立的损伤本构模型与试验曲线的吻合度较高,验证了模型的合理性与准确性。     

修正的钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型

针对钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型在上下界不收敛的问题提出了修正形式,然后利用美国太平洋地震工程研究中心的钢筋混凝土柱试验数据库和作者完成的试验,研究了修正后损伤模型组合系数的取值,并根据试件的轴压比、剪跨比和箍筋横向约束指标等进行非线性回归分析,得到该系数的经验表达式.对比研究表明相对于Park-Ang模型而言,采用修正后的模型计算的试验破坏点的损伤指标均值更接近于1,离散性较小,能更好地反映钢筋混凝土结构的损伤水平.最后对建筑结构中常见的钢筋混凝土构件给出了组合系数的建议值.     

混凝土细观数值试验的随机损伤本构模型

混凝土在细观尺度下是由粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料。目前考虑细观尺度上这三相之间力学性能的不同,已经进行了大量的细观数值试验研究。然而混凝土为典型的多尺度材料,在细观尺度下混凝土各相自身也是非均质的。鉴于此,提出了细观尺度下代表性体积单元(RVE)的随机损伤本构模型,并编制了相应的有限元程序。利用编制的程序,进行了随机骨料模型单轴拉伸和压缩数值试验;并进行了双骨料试件单轴拉伸数值试验。结果表明,该模型虽然结构简单,但能较好地反映混凝土的主要宏观力学行为和细观损伤的产生和演化发展。最后,通过参数敏感性分析,阐明了不同模型参数对混凝土宏观力学特性的影响。该模型可为混凝土细观数值试验研究提供支撑。     

基于近场动力学均匀化的混凝土防渗墙等效损伤模型

混凝土防渗墙在我国覆盖层高土石坝坝基防渗中应用非常广泛。受到巨大水推力、土压力及不均匀沉降作用的混凝土防渗墙可能会出现局部破损,该过程涉及到的尺度差异大、复杂破损精细化描述等问题通常是分析的难点。通过近场动力学多尺度均匀化分析,提出了一种高土石坝混凝土防渗墙破损等效损伤模型。首先给出了该等效损伤模型建立的基本思路,然后基于防渗墙破损的机理和应力状态规律的认识,采用近场动力学多尺度均匀化方法,建立了可用于工程三维分析的高土石坝防渗墙破损的等效损伤模型。该模型具有形式简单、参数少且物理意义明确、拉压统一描述、模型新引入的指数参数可以更好地模拟混凝土损伤发展速度等特点,便于工程应用。通过混凝土材料单轴受拉和受压试验及混凝土偏心三点弯曲梁算例验证了模型的有效性后,将该模型有效应用于某砾石土心墙堆石坝防渗墙的三维破损分析中。     

用应变模态对混凝土结构进行损伤识别的研究

从理论上探讨了应变模态对混凝土结构进行损伤诊断的测试原理和方法，并通过混凝土框架试验结果分析，证明了应变模态较位移模态对结构的损伤更加敏感。     

钢筋混凝土梁柱损伤扩展模型

从钢筋混凝土梁柱构件的损伤扩展过程出发,在加载过程中动态计算并更新模型的损伤区长度,同时结合修正的2点Gauss Radau积分方案保证损伤区长度范围内仅包含1个积分点,避免了Scott和Fenves分段纤维梁柱模型的塑性区长度敏感性问题.钢筋混凝土悬臂柱的试验与数值对比分析表明,本文模型不仅具有较好的计算精度,而且能够模拟钢筋混凝土梁柱构件的损伤扩展.     

引气再生混凝土抗冻耐久性试验与损伤模型

通过对再生粗骨料掺量为0、25%、50%、75%、100%的C30再生混凝土和C30引气再生混凝土进行抗冻耐久性试验,得到质量损失率、动弹性模量的性能指标在冻融循环过程中的变化规律。基于Aas-Jakobsen损伤模型,定义实际应力比的相对差值为损伤变量,以相对动弹性模量作为损伤变量来拟合抗冻性能参数α,并对得到的冻融损伤关系进行验证。结果表明:掺量为50%的再生混凝土和普通再生混凝土的抗冻性能相近,较其他掺量的更优;同时,在再生混凝土中添加引气剂,有利于改善抗冻性能。从损伤模型计算值与实测值来看,二者基本相符,验证了损伤模型的合理性。     

一种受剪细观损伤单元模型及其应用

基于剪切损伤破坏机制,发展了相应的细观损伤单元模型,它由弹脆性的微弹簧和模拟裂缝滑移的塑性元件组成.混凝土单轴受压时的宏观性能可用受剪细观损伤单元的并联体来解释,由此建立了混凝土单轴受压的损伤本构关系模型,并建议了塑性变形的简化计算方法.通过引入混凝土剪切单元破坏应变分布随机场,推导了应力与损伤的均值、标准差的表达式.根据混凝土单轴受压时的应力-应变全曲线试验结果,结合随机建模原理和优化算法确定随机场参数和材料参数,将分析得出的受压随机应力-应变关系与试验结果进行比较,二者吻合良好.     

混凝土结构的损伤模型及损伤场分析

混凝土结构在外界因素如荷载、温度等作用下,将会产生应力和应变,根据损伤力学的概念,混凝土结构同时将会发生损伤并且产生损伤积累,从而导致材料性能不断劣化,最终产生宏观裂缝直至整个结构破坏.本文提出了一种损伤—应变耦合模型,可计算混凝土结构的损伤场随荷载变化的全过程.3点弯曲梁的算例表明,该模型的分析结果更符合混凝土结构的实际应力场和位移场变化情况,从而为复杂混凝土结构的损伤仿真分析研究奠定了基础.