强冲击荷载作用下混凝土材料动态力学特性及本构模型

基于连续损伤力学理论、统计细观理论和Perzyna黏塑性本构方程, 构造了一个塑性与损伤相耦合的本构模型来描述混凝土材料在强冲击载荷作用下的应力-应变响应特性. 在该模型中假设: 1) 宏观上混凝土材料是一个均匀连续体, 而从细观分析其内部则包含了大量随机分布的微裂纹和微空洞等损伤缺陷; 2) 混凝土材料的损伤演化是由其内部拉伸应力作用下微裂纹扩展的累积而引起的, 导致了材料强度和刚度的弱化; 3) 随着微空洞的塌陷, 混凝土材料内部产生了不可恢复的塑性变形, 体积模量也相应增加, 将这一过程看作是微空洞损伤的演化发展; 4) 微裂纹和微空洞损伤之间不发生相互作用; 5) 当裂纹扩展累积到一定程度时, 混凝土材料发生粉碎性破坏. 利用实验结果确定模型所需参数, 并将利用该模型得到的模拟曲线与实验测试曲线进行比较, 结果表明两者较一致.     

混凝土的三参数破坏准则

本文提出一种三向应力状态下混凝土的破坏准则,该准则表示为三个应力不变量的函数,其中仅包含三个参数,且可方便地由实验标定.通过与实验数据的比较,表明该准则能很好地描述混凝土材料在各种受力状态下的破坏特性.     

钢纤维聚合物混凝土抗弯性能的分析

从微细观力学角度出发,借助损伤本构关系模型分析了钢纤维聚合物混凝土的弯曲性能。探讨了钢纤维聚合物混凝土材料细观结构对宏观性能的影响。这些研究结论,为进一步研究钢纤维聚合物混凝土的性能提供新的理论分析方法。可为满足不同应用领域的特定性能要求设计最优的钢纤维聚合物混凝土材料组分时参考。     

混凝土的非局部损伤模型

从回顾国内外近年来的研究成果出发，在微裂纹相互作用的细观力学基础上，提出一种符合热力学原理的非局部损伤模型．文章给出建立混凝土软化阶段本构关系的途径，并结合具体形式进行推导．此本构方程有利于有限元方法的实施     

考虑应变率效应的混凝土动力弹塑性损伤本构模型

通过对损伤能释放率阀值的Perzyna粘性规则化,将作者提出的混凝土静力弹塑性损伤本构模型进行了动力推广,并将二者统一为一类基于能量的弹塑性损伤本构模型.给出了建议模型的基本公式以及在不同应变率作用下混凝土材料的数值模拟结果.分析结果表明:建议模型能够很好地描述混凝土在不同应力状态下的各种典型非线性行为,包括动力作用下的应变率效应.     

形状记忆合金力学特性的细观力学分析

在形状记忆合金的本构模型中,有效复合模量是很重要的因素.工程计算中,一般采用经验公式,但缺乏深入的理论分析和实验数据支持.本文基于Eshelby等效夹杂原理和Mori-Tanaka方法,分析形状记忆合金的有效复合模量,推导了相应的计算公式,与文献中的经验公式比较,进行误差分析,并分析了不同的有效复合模量计算对形状记忆合金的应力-应变曲线的影响,从理论上论证经验公式的可行性,为形状记忆合金的设计和使用提供理论依据.     

混凝土破坏准则评述

混凝土本构关系和破坏形态属混凝土力学性能的基本理论问题，对实际工程的技术和经济效果起重大作用，受到学术界和工程界的广泛重视，本文对常用的混凝土破坏准则作简要评述。     

浅析混凝土的破坏准则

本文研究了混凝土单轴和多轴应力作用下混凝土的强度,对国内外现有的一些强度准则进行了简要回顾和比较。混凝土本构关系和破坏形态属混凝土力学性能的基本理论问题,对实际工程的技术和经济效果起重大作用,受到人们的广泛重视,本文对常用的混凝土破坏准则作简要评述。     

混凝土重力坝接触爆炸的响应及破坏特性分析

运用显式非线性动力分析程序LS-DYNA模拟正常蓄水位及空库条件下混凝土重力坝接触爆炸.考虑爆炸荷载作用下混凝土的高应变率的影响,采用HJC(HolmquistJohnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏及塑性变形的破坏特性.首先构建炸药-空气-水-混凝土试块模型并对其进行了模型验证.然后构建炸药-空气-库水-坝体-地基之间的动态全耦合模型,并对正常蓄水位与空库条件下TNT炸药接触爆炸的大坝动态响应及破坏特征进行了分析.研究结果表明:运用该方法研究混凝土重力坝水下接触爆炸引起的结构动力响应问题,具有稳定的可靠性,弥补了试验研究的不足.正常蓄水位下,在上游布置炸点对坝体的动力响应及损伤程度影响更大,因此在研究大坝抗爆性能时,应重点关注正常蓄水位条件下大坝上游侧炸点水下接触爆炸时大坝的破坏特性.     

粘性各向异性材料本构方程的研究

根据弹性理论以及流体不可压缩的条件，分析了粘性复合材料的力学性能．得出粘性材料各向异性、正交各向异性、横观各向同性本构方程．通过细观力学研究，导出材料的粘性参数坊，η11，η12，η22,η23与基体流的粘性、纤维的面积比及纤维体积含量的函数关系．     

强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学特性及本构模型

研究氧化铝陶瓷在强冲击加载下的力学响应和动态本构模型. 利用一级轻气炮对陶瓷靶板进行冲击加载,测量得到靶板内的应力-时间曲线,并分析得到氧化铝陶瓷的动力学特性. 结合陶瓷材料破坏特性分析,从脆性材料内翼型裂纹的产生和扩展机理出发,建立了微裂纹损伤本构模型,其中损伤参数通过微裂纹尺寸和微裂纹数2个变量进行描述. 实验与计算结果表明,该模型较好地描述了强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学行为.     

简析混凝土本构关系模型

建筑工程中最常用的材料是混凝土,本文对其本构关系模型的研究现状作了简要的介绍和评述,并对其今后的发展趋势阐述了一些自己的看法.     

混凝土的单轴率型本构模型

以不同可逆热力学为基础,构造了混凝土的单轴率型本构模型,该模型可描述混凝土的以下特性;初始屈服强度为零;峰值强度随应变速率的增大而增加,在上升段和下降段都是光滑的;当应变趋于无穷大量,应力是收敛的;峰值点处应变不随加载就变速率的增大而变化。另外,根据前人的实验结果,明确提出了在率型本构关系中一致性条件的适用范围是加载应变速率低于应变速率的临界值,这一速率范围也是单轴率型本构模型的适用范围。     

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。     

混凝土单轴压缩破坏过程的三维细观数值模拟

从细观力学的角度出发,将混凝土视为由骨料、砂浆及二者之间的界面所组成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法,产生骨料在试件中的随机位置,建立了混凝土圆柱体试件三维数值模型。进行单元划分,对试件中骨料、砂浆和界面单元的材料号进行自动识别及赋值。通过三个计算方案研究了混凝土单轴压缩下的力学性能及破坏过程,模拟了混凝土材料从裂纹的萌生、扩展、贯通直到宏观裂纹产生导致破坏的过程。结果表明,该数值模型及计算方法能够较好地反映混凝土在单轴荷载作用下的力学特性。     

三级配混凝土单轴破坏的细观数值模拟

将混凝土看成是由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,采用非线性有限元软件Marc对东江拱坝三级配混凝土试件单轴受拉、单轴受压破坏的全过程进行数值模拟．按照试件的实际配比计算出各种粒径骨料的数目,采用蒙特卡罗法对混凝土骨料进行随机投放,生成试件的随机骨料模型．研究中,单轴受拉时采用最大拉应力准则,并考虑了材料的软化;单轴受压时采用线性莫尔-库伦准则．结果表明,混凝土的力学性能与其内部的细观结构组成密切相关,材料的宏观破坏是细观结构破坏累积的结果,无论是受拉时的开裂还是受压时的屈服,几乎都首先发生在界面上．     

地下工程喷射混凝土材料时间效应的有限元模拟

对当前喷射混凝土特性研究进行了回顾,对喷射混凝土的早期本构模型进行了探讨,提出了在地下工程有限元分析中对喷射混凝土随时间变化特性进行模拟的方法.以梁分析作为算例对本文方法进行了考核,结果表明:在有限元分析中,考虑喷射混凝土随时间变化特性是必要的和有意义的.     

爆炸荷载作用下钢纤维混凝土梁的动力响应分析

在混凝土、钢纤维混凝土已有动力实验资料的基础上，以材料动力强度提高系数与应变速率的关系为主要依据，建立了材料的一维粘弹塑性动力本构模型并用chen-chen模型将其推广为二维动力本构模型。运用改进了的chen-chen模型对钢纤维混凝土简支梁进行了非线性动力响应分析，所得结果与实验结果吻合良好。