混凝土单轴受压细观统计损伤本构模型研究

作     者：郗武 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：牛荻涛

授予年度：2013年

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] 

主      题：混凝土 细观损伤 平行杆模型 Weibull分布 本构模型 冻融作用 数值模拟 

摘      要：混凝土结构是世界上应用非常广泛的结构形式，它的力学性能和本构关系一直是结构工程界的研究重点。然而混凝土材料具有非常复杂且不确定的特性，迄今为止还未有广泛适用的混凝土本构模型。本文分析混凝土损伤机理，结合混凝土破坏过程，对混凝土细观统计损伤本构模型进行了理论探索。 通过比较细观统计损伤力学和宏观连续损伤力学的基本理论及其损伤模型的优缺点，指出基于唯象的细观统计损伤本构模型是混凝土本构研究的新方向。根据非线性科学中的协同学和突变论等有关理论，将混凝土损伤破坏过程分为均匀损伤阶段、临界状态和局部破坏阶段，并将临界状态作为本构模型的最终破坏点。 通过对混凝土破坏机理的分析，根据弹脆性平行杆模型的原理思想和Weibull概率密度函数与混凝土强度概率分布函数相似的特点，建立了混凝土单轴受压细观统计损伤本构模型。通过两组经冻融循环作用的混凝土单轴受压试验，确定了本构模型参数，对理论结果和试验结果进行分析，验证其合理性。 有限元分析是进行大型结构设计的有效方法，但要使混凝土结构有限元分析结果具有较高的精度，则所选用的本构模型必须准确地描述材料的本构行为。运用ABAQUS有限元分析软件，模拟混凝土棱柱体试件单轴受压的力学性能，将采用本文本构模型的模拟结果分别与试验结果和采用《混凝土规范》推荐的本构模型的模拟结果进行对比，所得结果相似度较高，表明本文本构模型在ABAQUS模拟中可取得较好的结果，能较准确地模拟混凝土本构行为。