混凝土结构疲劳全过程分析方法研究

作     者：梁俊松 丁兆东 李杰 LIANG Junsong;DING Zhaodong;LI Jie

作者机构：同济大学土木工程学院上海200092 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2017年第38卷第5期

页      面：149-157页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金重大国际合作项目(51261120374) 国家自然科学基金重点项目(51538010) 

主　　题：混凝土结构 疲劳全过程 损伤本构模型 加速算法 精度控制 非线性有限元分析 

摘      要：为研究混凝土结构疲劳破坏的全过程,提出一种基于损伤力学的疲劳分析方法。该方法通过引入疲劳损伤本构模型以描述混凝土材料在疲劳荷载作用下的劣化过程。为提高计算效率,将本构模型与非线性有限元方法相结合,发展了一种循环跳跃式疲劳加速算法。基于该算法,结构的疲劳破坏过程可仅通过少量疲劳加载循环的计算加以推测。为保证算法精度,进一步提出基于损伤演化速率的自适应精度控制策略,使分析可根据疲劳损伤演化速率的变化自动调整加速算法的时间跳跃步长。采用该分析方法对混凝土材料与钢筋混凝土梁的疲劳破坏过程进行模拟,并与相关疲劳试验数据进行对比。结果表明:该分析方法可准确预测混凝土结构在疲劳荷载作用下的非线性行为,特别是疲劳加载过程中裂缝的产生和扩展过程;结合疲劳损伤本构模型和疲劳加速算法能够高效及准确地模拟混凝土结构的疲劳破坏全过程。