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单轴受拉状态下混凝土非局部化细观损伤模型

同济大学学报（自然科学版） 2014年第2期42卷 203-209页

作者：刘汉昆李杰同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以非局部化理论和随机损伤力学为基础,从细观机制出发考虑断裂和塑性滑移的影响,提出了非局部细观损伤模型.利用残余应力系数反映塑性滑移对损伤细观机制的影响;利用非局部化比例解决层数敏感性问题.结合细观和宏观两个尺度进行损伤本... 详细信息

以非局部化理论和随机损伤力学为基础,从细观机制出发考虑断裂和塑性滑移的影响,提出了非局部细观损伤模型.利用残余应力系数反映塑性滑移对损伤细观机制的影响;利用非局部化比例解决层数敏感性问题.结合细观和宏观两个尺度进行损伤本构模型建模,描述混凝土内部的应变发展、损伤演化以及沿受力方向任一高度处的应力-应变关系.基于非局部化比例分析得出的应力-应变关系与实验结果符合较好.

关键词：混凝土随机损伤本构关系非局部化

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关于非线性非局部应变梯度模型的探讨

大连理工大学学报 2007年第1期47卷 68-72页

作者：王忠昶栾茂田杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

考虑线性软化模型不能反映材料软化变形复杂性的不足,选取高斯正态分布函数作为非局部理论的权函数,同时采用指数型应力衰减模式考虑软化的非线性特征,进一步地将这种非线性非局部理论与采用L ap lace算子考虑塑性应变梯度效应的塑性梯... 详细信息

考虑线性软化模型不能反映材料软化变形复杂性的不足,选取高斯正态分布函数作为非局部理论的权函数,同时采用指数型应力衰减模式考虑软化的非线性特征,进一步地将这种非线性非局部理论与采用L ap lace算子考虑塑性应变梯度效应的塑性梯度理论相结合,建议了一种非线性非局部应变梯度模型,并据此针对各向同性单向拉伸杆的力学响应进行了分析,将计算结果与线性软化模型进行了对比.结果表明:在非线性软化模型中,尽管塑性应变分布形式与线性软化模型的相同,但塑性应变同时依赖于应力降与破坏极限应变,两者最大应变是不同的.

关键词：非线性非局部化应变梯度软化

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基于隐式梯度理论的混凝土细观随机断裂模型

建筑科学与工程学报 2014年第3期31卷 90-97页

作者：李苹任晓丹李杰同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

根据多尺度力学的基本思想,将隐式梯度非局部化理论与串并联弹簧模型理论相结合,建立了混凝土细观随机断裂模型。通过引入微弹簧断裂应变为服从对数正态分布的随机变量,验证了混凝土材料微观断裂的不可控制性;通过引入非局部化比例,解... 详细信息

根据多尺度力学的基本思想,将隐式梯度非局部化理论与串并联弹簧模型理论相结合,建立了混凝土细观随机断裂模型。通过引入微弹簧断裂应变为服从对数正态分布的随机变量,验证了混凝土材料微观断裂的不可控制性;通过引入非局部化比例,解决了传统串并联弹簧模型的层数敏感性问题。对建立的模型从特征参数、局部应变与损伤的演化发展和层数敏感性几个方面进行了分析。最后,将模型结果与试验结果进行了对比,验证了该模型的正确性。研究结果表明:该模型计算效率高,且更加有利于在计算软件中实现。

关键词：混凝土隐式梯度非局部化细观随机断裂模型

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泡沫金属力学性能的跨尺度分析

泡沫金属力学性能的跨尺度分析

作者：王梦阳江苏大学

学位级别：硕士

泡沫金属等多孔材料具有优异的力学性能,其特殊的细观结构特点对其跨尺度力学性能有重要影响。为了能更全面地阐释泡沫金属力学行为,本文采用梁链网模型作为泡沫金属的细观力学模型,并且结合应变梯度弹性理论的解析解给出泡沫金属宏观... 详细信息

泡沫金属等多孔材料具有优异的力学性能,其特殊的细观结构特点对其跨尺度力学性能有重要影响。为了能更全面地阐释泡沫金属力学行为,本文采用梁链网模型作为泡沫金属的细观力学模型,并且结合应变梯度弹性理论的解析解给出泡沫金属宏观响应与细观参数的关系,最后研究了基体材料粘/超弹性和细观胞壁排布方式对材料力学响应的影响。具体研究内容包括:(1)借助有限元软件ANSYS构建梁链网模型来等效泡沫金属的各种细观结构,如胞孔形状为正三角形、正方形和正六边形的周期性规则模型,胞孔形状不规则的Voronoi模型(二维)和以六方最密堆积为基础的三维模型。采用应变能等效原理对二维的周期性模型做了宏观材料参数的标定,建立了基于应变梯度弹性理论的广义连续体和基体金属材料弹性参数与胞元尺寸和排布方式之间的关系。(2)泡沫金属的力学性能强烈依赖于内部结构。当构件特征尺寸与胞孔特征尺寸d处于相同数量级时,表现出明显的尺度效应。为了揭示这种尺度效应的力学机理,本文研究了泡沫金属试件的剪切、纯弯曲和单轴压缩试验。一方面,利用应变梯度弹性理论给出剪切和纯弯曲的解析解,其中包含了材料内禀尺寸lc这一关键模型参数。另一方面,选用正六边形梁链网模型模拟弯曲和剪切试验,选用三维梁链网模型模拟单轴压缩试验。发现材料内禀尺寸lc强烈相关于胞孔特征尺寸d,宏观力学响应随着样品特征尺寸与胞孔特征尺寸d的相对比值而改变。分析结果表明:剪切和纯弯曲试验中都表现出显著的尺度效应,即材料力学性能明显相关于样品尺寸。当样品尺寸与胞孔尺寸之比越小,尺度依赖性越强烈。并且,边界层的约束条件对泡沫金属的力学响应有重要影响。弯曲问题中,只有对离散模型上下表面施加恰当的附加转角约束后,应变梯度理论解与链网模型数值解才能够吻合。这为理解应变梯度理论中的非传统边界条件提供了一个直观的实例。通过数据拟合,得到了内禀尺寸lc与胞孔特征尺寸d之间的关系,与文献结论相符。单轴压缩的模拟结果与实验结果比较后发现,泡沫金属材料的杨氏模量表现出明显的尺度依赖性,随着样品尺寸的减小而减小,但压缩强度与样品尺寸无关。(3)研究了泡沫金属基体材料的粘弹性和超弹性对泡沫材料宏观力学响应的影响。另外,探讨了几种形式的非局部化链网,即相互作用不仅存在于最近邻节点之间,还存在于次近邻甚至次次近邻节点之间。该类链网模型本质上与近场动力学模型十分相似。链网模型的模拟结果表明,该材料具有比普通蜂窝材料更高的弹性模量和比刚度,且可以实现更多优异的复合性能。

关键词：泡沫金属尺度效应梁链网模型应变梯度弹性理论粘超弹性非局部化