混凝土本构关系研究现状及发展
装配式混凝土结构研究现状及展望
装配式混凝土结构研究现状及展望
一、背景
混凝土结构使用范围日益增长，是建筑工程建设的重要组成部分。
钢结构在建筑领域有着广泛的应用，但具有较高的成本。
因此，安装式混凝土结构得到了越来越多的关注。
安装式混凝土结构由若干混凝土预制件和钢筋组成，在现场组装制作，根据设计要求组合使用，具有自动化、易于安装的优点，同时具有一定的灵活性，可以使钢结构更轻、节约材料、降低成本等优势。
安装式混凝土结构可以生产出高质量的混凝土结构，并有效提高当地建筑的运行效率和安全性。
二、研究现状
近年来，安装式混凝土结构研究已经进入了加速阶段。
除了对基本原理的研究外，科学家还着重研究了预制件的连接细节、混凝土的性能、施工过程等方面，以实现更高的建筑质量。
此外，开展了结构性能试验，探索了多种新型连接细节，以提高使用寿命和安全性，并研究了混凝土和钢筋的搭接，以实现更高的抗震性能。
同时，还开展了一系列研究，探索了安装式混凝土结构的组装方式、设计原理、施工技术、抗震设计等，以找到更有效利用资源的方法，并为后续研究打下基础。
三、展望。
混凝土框架结构研究现状
混凝土框架结构研究现状混凝土框架结构是一种常见的建筑结构类型，广泛应用于各种建筑项目中，包括住宅、商业和工业建筑等。
近年来，随着工程技术的不断发展和进步，混凝土框架结构的研究和应用也取得了显著的进展。
本文将从以下几个方面对混凝土框架结构的研究现状进行概述。
一、设计理论和数值模拟设计理论是混凝土框架结构的核心，随着计算机技术的不断发展，数值模拟已经成为研究混凝土框架结构的重要手段。
目前，研究者们已经开发出了许多针对混凝土框架结构的有限元分析软件，这些软件可以模拟结构的受力性能、抗震性能、耐久性等方面，为结构设计提供了有力的支持。
同时，研究者们也在不断探索更加精确和高效的设计方法，例如基于性能的设计方法、基于震损指标的设计方法等。
二、新型材料的应用新型材料的应用为混凝土框架结构的发展提供了更多的可能性。
目前，一些新型材料如高性能混凝土、碳纤维加固材料等已经被广泛应用于混凝土框架结构中。
这些材料具有优良的力学性能和耐久性能，可以显著提高结构的承载能力和抗震性能。
同时，新型材料的应用也可以降低结构的自重，减少地基的负担。
三、结构监测和维护结构监测和维护是保证混凝土框架结构安全性和耐久性的重要手段。
目前，研究者们已经开发出了许多针对混凝土框架结构的监测和维护技术，例如基于传感器网络的结构健康监测技术、基于数字图像处理技术的结构损伤检测技术等。
这些技术的应用可以为结构的维护和更新提供及时、准确的数据支持，确保结构的安全性和耐久性。
四、结构优化和加固结构优化和加固是提高混凝土框架结构性能的重要手段。
目前，研究者们已经开发出了许多针对混凝土框架结构的优化和加固技术，例如基于遗传算法的结构优化技术、基于碳纤维加固技术的结构加固技术等。
这些技术的应用可以显著提高结构的性能和可靠性，延长结构的使用寿命。
五、施工技术和质量控制施工技术和质量控制是保证混凝土框架结构安全性和可靠性的重要环节。
目前，研究者们已经开发出了许多针对混凝土框架结构的施工技术，例如逆作法、液压爬升法等。
钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式共3篇
钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式共3篇钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式1钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式钢筋混凝土是建筑结构中广泛使用的材料之一。
在结构设计与分析过程中，了解钢筋混凝土的本构关系和有限元模式是十分重要的。
本文将从理论和实践两个层面介绍钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式。
一、理论基础1.1 本构关系本构关系是描述材料应力和应变之间关系的数学模型。
对于钢筋混凝土结构来说，其本构关系可以分为弹性和塑性两个阶段。
如图1所示，该曲线表现了材料的应变和应力之间的关系。
在开始阶段，钢筋混凝土材料表现出弹性行为，即在一定范围内，应变和应力呈线性关系，在这个范围内，应力的变化只取决于外力的变化。
当荷载增加时，材料进入塑性阶段，即出现残余变形，弹性不再适用。
此时，应变和应力的关系呈现非线性态势，应力会逐渐增大，直至材料失效。
图1 钢筋混凝土的本构关系曲线1.2 有限元分析有限元分析是一种近似解微分方程的数值分析方法。
该方法将问题分解成一个有限数量的小区域，在每个小区域内建立数学模型，通过连接小区域，组成总体的数学模型。
对于钢筋混凝土结构的有限元分析，可以采用三维有限元模型或二维\轴对称有限元模型等。
二、实践操作2.1 有限元模型的建立在进行有限元分析前，需要建立合适的有限元模型。
在钢筋混凝土结构的有限元分析中，通常采用ABAQUS、ANSYS软件进行模拟。
有限元模型的建立需要考虑结构的几何形状、材料特性、加载条件等，在模型建立的过程中需要进行模型分析和后处理，如应力监测、应变监测、变形量分析等。
2.2 本构关系的采用在建立有限元模型时需要设置材料弹性模量、泊松比、破坏应力等本构关系参数，这些参数可以通过试验数据和经验公式进行估算。
同时，基于实际结构的材料本身的特性和结构内力状态等影响因素，还需要考虑材料的非线性效应，包括弹塑性分析和的动力分析等。
三、应用现状在实际的建筑结构设计和分析中，钢筋混凝土结构的有限元分析被广泛采用，可以帮助工程师更加准确地预测材料的行为，并定位结构的破坏点及应急防御措施。
混凝土本构模型的研究现状与展望
混凝土本构模 型的研究现 状与 展望
工程建设与设计 ２ ０ ０ ６年第 ３期
混凝土本构模型的研 究现状与展 望
杨祖泉， 万胜武
（ 武汉科技大学城市建设学院， 武汉 ４ ０７ ） ３００
【 要】 摘 混凝土本构模型是混凝土结构研究的一个重要方向， 时从基 于经典力学基础上的本构模型到基于新兴力学理论的本构模型 进行分析比较， 指出基于神经网络的混凝土模型有很 大发展前景 【 关键词】 混凝土； 奉构模型； 人工神经 网络
１ ３ 塑性本构 模型 ．
致 了很 多相互矛 盾的 结果 。不同研 究所获 得的混 凝土 断裂
韧度 的测定值 ， 其离 散性之大 已经 引起 很多学者产 生线弹性
断裂 力学 能否 应用于混凝土材料 的怀疑 。 如， ｌ ｋ ｅ 证 例 Ｇｕ ｌｈ ｃｉ
明，临界应变 能释 放率要 比混凝土的表面 能的 ２倍大得多 。
像海洋 石油钻井 平台、 高拱坝 以及核 电站预应力混凝 土保 护
源 并引伸 出来 ， 并把单轴 的试 验结果推广 至三维空间 。一般 说 来 ， 理论 由三部 分组 成 ： 始 屈服 面 、 化准 则和 流动 该 初 强 规则， 它们 与屈服面 密不 可分 。１５ ９０年 Ｄ ｃｅ 提 出其 著名 ｕｋｒ
塑性 力学 的基本概 念 是从一种 理想 化的拉伸 曲线 中起
【 作者简介】 杨祖泉 （ ７～） 男 ， 北荆 门人 ， １ １ ， 湖 ９ 讲师 ， 从事力学 与结
构教学与 研究． － ｉ ｙｎ ｚｑ ６ ． ｍ （ ｍａ ） ａｇｕ ＠１３ ｏ Ｅ ｌ ｃ
的局限性和 已获得 的混凝 土应力 一应 变试验数据 范围较 小 ， 非线性弹 性模型难 以覆 盖各种应 力状 态下 的受力变形过程
混凝土的研究现状及发展趋势
混凝土的研究现状及发展趋势混凝土是一种由水泥、砂、石子和水等原材料制成的建筑材料，具有强度高、重量轻、耐久性好等优点，被广泛应用于建筑、桥梁、道路、隧道等领域。
然而，随着工业化进程的加快和城市化进程的不断推进，混凝土的应用需求也在不断增加，同时也面临着一些新的挑战。
因此，对混凝土的研究和发展趋势进行探讨，具有重要的意义。
一、混凝土的研究现状1.组成材料的研究混凝土的主要组成材料是水泥、砂、石子和水等，这些材料的品质和配比直接影响混凝土的强度和耐久性。
目前，国内外学者对混凝土组成材料的研究已经比较深入，主要集中在以下几个方面：（1）水泥的研究：包括水泥种类、水泥的化学成分、水泥的颗粒形态等方面的研究，旨在提高混凝土强度和耐久性。
（2）砂石子的研究：主要研究砂石子的品质、颗粒形状、粒度分布等特性，以及砂石子的配合比例，以提高混凝土的抗压强度和抗弯强度。
（3）水的研究：主要研究水的质量、用量、用水温度等参数对混凝土的影响，以提高混凝土的耐久性和冻融性能。
2.混凝土强度和耐久性的研究混凝土的强度和耐久性是衡量混凝土质量的两个重要指标。
目前，国内外学者对混凝土强度和耐久性的研究已经比较深入，主要集中在以下几个方面：（1）混凝土强度的研究：主要研究混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等指标，以提高混凝土的承载能力。
（2）混凝土耐久性的研究：主要研究混凝土的耐久性、耐久性与环境的关系、混凝土材料的老化机理等问题，以提高混凝土的使用寿命。
3.混凝土结构的研究混凝土结构是应用混凝土的重要领域之一，其研究涉及混凝土结构的设计、施工、监测、检测等方面。
目前，国内外学者对混凝土结构的研究已经比较深入，主要集中在以下几个方面：（1）混凝土结构的设计：主要研究混凝土结构的设计原理、设计方法、设计参数等问题，以提高混凝土结构的安全性和经济性。
（2）混凝土结构的施工：主要研究混凝土结构的施工工艺、施工技术、施工质量控制等问题，以保证混凝土结构的安全性和使用寿命。
混凝土材料的研究现状和发展应用
混凝土材料的研究现状和发展应用《混凝土材料的研究现状和发展应用》在当今社会，混凝土作为一种常见的建筑材料，被广泛应用于各种建筑工程项目中。
随着科技和研究的不断进步，混凝土材料的研究也日益深入，其应用领域和发展前景也逐渐扩大。
本文将从深度和广度两个方面出发，探讨混凝土材料的研究现状和应用发展。
一、混凝土材料的研究现状1.1 混凝土材料的基本性能混凝土是一种由水泥、骨料、粉煤灰和水经过配合、搅拌、浇筑和养护而成的人工石材料，其基本性能包括抗压强度、抗拉强度、抗渗透性、抗冻融性等。
近年来，通过对混凝土材料的研究，可以发现新型的添加剂和改性剂可以有效提高混凝土的性能，使其在各种环境条件下都能表现出较好的性能。
1.2 混凝土材料的耐久性混凝土的耐久性一直是混凝土材料研究的重点和难点，尤其是在高强、高性能混凝土的研究中。
目前，通过对混凝土材料的微观结构和化学成分的研究，发现可以采用掺外加剂、纳米材料等方法来提高混凝土的耐久性，以应对各种特殊环境和工程条件。
1.3 混凝土材料的环保性随着社会对环保和可持续发展的重视，混凝土材料的环保性也成为研究的热点之一。
目前，国内外研究人员通过添加矿渣粉、粉煤灰等工业废弃物，以及利用再生混凝土等方法来提高混凝土的环保性，减少对自然资源的消耗和环境的影响。
二、混凝土材料的应用发展2.1 高性能混凝土的应用高性能混凝土是近年来混凝土材料研究的重点之一，其应用包括桥梁、高楼大厦、核电站等重要工程项目。
通过对其配合比、材料选用等方面的优化和改进，可以使高性能混凝土在工程建设中发挥更大的作用。
2.2 超高性能混凝土的应用超高性能混凝土是近年来新兴的混凝土材料，其抗压强度和耐久性能都远远超过传统混凝土材料。
其应用领域涵盖了核设施、导弹发射井等重要工程领域。
2.3 绿色混凝土的应用绿色混凝土是混凝土材料研究的新前沿，其应用主要包括城市园林、雨水收集系统、地下排水系统等方面。
通过其透水性、透气性和保温性等特点，可以有效改善城市生态环境和水资源利用效率。
混凝土结构发展现状
混凝土结构发展现状
混凝土结构在建筑领域的应用日益广泛，发展现状如下：
1. 工艺技术进步：随着科技的进步，混凝土工艺技术不断改进。
例如，混凝土搅拌工艺、浇注工艺以及混凝土配合比优化等方面都有所突破，使得混凝土的强度、耐久性和施工效率得到了提高。
2. 混凝土材料的创新：近年来，随着新材料的推出，混凝土结构设计和施工方式也不断创新。
例如，高性能混凝土、自密实混凝土、自愈合混凝土等新型材料的出现，使得混凝土结构的性能得到了进一步改善。
3. 结构设计的优化：在混凝土结构设计方面，通过对力学理论的研究和计算机辅助设计的应用，结构设计师能够更好地评估和优化混凝土结构的受力性能。
这使得混凝土结构在抗震、抗风等方面的安全性能有了显著提高。
4. 环境友好型：越来越多的混凝土结构设计和施工过程中注重环境友好型。
例如，采用再生混凝土、低碳混凝土等材料，减少对自然资源的消耗并降低对环境的污染。
混凝土结构的环境影响逐渐减少。
5. 混凝土结构的应用范围拓展：除了传统的住宅建筑，混凝土结构在桥梁、隧道、水利工程、电力工程以及公共设施等领域的应用也越来越广泛。
混凝土结构的应用范围不断扩大，满足了人们对工程质量和可持续发展的要求。
总而言之，随着工艺技术的进步、材料创新、结构优化以及环境友好性的提升，混凝土结构的发展现状日益繁荣，为建筑领域提供了可靠、经济、环保的解决方案。
混凝土结构发展现状
混凝土结构发展现状混凝土结构是一种具有优异性能和广泛应用的建筑材料，它在建筑工程中扮演着重要角色。
混凝土结构发展现状主要表现在以下几个方面。
首先，混凝土结构在材料和技术方面的发展使得结构性能得到了显著提升。
传统的混凝土材料经过改良，产生了高性能混凝土、自密实混凝土等新型材料。
这些材料具有更高的强度、更好的耐久性和更好的抗裂性能。
另外，现代建筑技术的发展，如钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、高层混凝土结构等，使得混凝土结构能够承受更大的荷载和更高的高度。
其次，混凝土结构在施工工艺方面的发展使得工程质量得到了提升。
现代混凝土结构采用了先进的模板技术、自动化浇筑技术和新型施工设备，能够更加快速、高效、精确地进行施工。
同时，质量控制技术的进步也使得混凝土结构施工能够更好地保证质量。
再次，混凝土结构在设计理念方面的发展使得结构更加安全可靠。
近年来，建筑结构设计的重点已经从荷载极限状态设计转向了性能极限状态设计。
通过考虑结构的使用寿命和结构的可靠性，设计者能够更充分地利用混凝土材料的性能，提高结构的安全性和可靠性。
最后，混凝土结构在节能环保方面的发展使得其具有更好的可持续性。
传统混凝土结构中使用的水泥会产生大量二氧化碳排放，对环境造成不可忽视的影响。
因此，近年来研发出了新型的环保混凝土材料，如粉煤灰混凝土、高炉矿渣混凝土等，以替代部分水泥的使用。
另外，结构节能设计和新型保温材料的应用也使得混凝土结构在节能环保方面得到了改善。
综上所述，混凝土结构在材料、技术、施工工艺、设计理念以及节能环保等方面都取得了显著进步。
这使得混凝土结构能够更好地满足现代建筑工程的需求，同时也为建筑行业的可持续发展做出了贡献。
随着科技的不断进步，相信混凝土结构将会有更广阔的发展前景。
我国混凝土结构的发展现状
我国混凝土结构的发展现状混凝土结构是现代建筑中最为常见的结构形式之一，其广泛应用于各种建筑物中，如高层建筑、桥梁、隧道、水利工程等。
随着我国经济的快速发展，混凝土结构的应用也得到了极大的推广和发展。
本文将从不同角度对我国混凝土结构的发展现状进行分析。
一、混凝土材料的发展混凝土结构的质量和性能取决于混凝土材料的质量和性能。
近年来，我国混凝土材料的研究和开发取得了长足的进步。
首先，混凝土的强度和耐久性得到了提高，新型混凝土材料的研发也取得了一定的成果。
其次，混凝土的施工技术也得到了改进，如自密实混凝土、高性能混凝土等技术的应用，使得混凝土结构的质量和性能得到了进一步提高。
二、混凝土结构的设计与施工混凝土结构的设计和施工是保证混凝土结构质量和性能的关键。
在设计方面，我国混凝土结构的设计规范已经逐步完善，如《混凝土结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》等，这些规范的出台为混凝土结构的设计提供了科学的依据。
在施工方面，我国混凝土结构的施工技术也得到了不断的改进和提高，如模板施工、钢筋加工、混凝土浇筑等技术的应用，使得混凝土结构的施工质量得到了提高。
三、混凝土结构的应用领域混凝土结构的应用领域非常广泛，如高层建筑、桥梁、隧道、水利工程等。
在高层建筑方面，我国已经建成了一批高层建筑，如上海中心大厦、广州国际金融中心等，这些建筑物的建设离不开混凝土结构。
在桥梁方面，我国的大桥建设也取得了长足的进步，如港珠澳大桥、长江大桥等，这些桥梁的建设也离不开混凝土结构。
在水利工程方面，我国的水利工程建设也取得了长足的进步，如三峡工程、南水北调工程等，这些工程的建设也离不开混凝土结构。
总之，我国混凝土结构的发展现状是非常良好的，混凝土材料的研究和开发、混凝土结构的设计和施工、混凝土结构的应用领域都取得了长足的进步。
相信在未来的发展中，我国混凝土结构将会更加完善和发展。
混凝土的弹塑性本构模型研究
混凝土的弹塑性本构模型研究混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其力学性能的研究一直是结构工程领域的热点问题。
混凝土的本构模型是描述其力学性能的数学模型，对于工程设计和结构分析具有重要意义。
本文将探讨混凝土的弹塑性本构模型的研究。
1. 弹性本构模型弹性本构模型是描述材料在无限小应变范围内的力学性能的模型。
对于混凝土这种非线性材料来说，最简单的弹性本构模型是胡克定律。
胡克定律假设应力与应变之间存在线性关系，即应力等于弹性模量与应变之积。
然而，实际上混凝土在受力作用下会发生塑性变形，因此需要引入塑性本构模型。
2. 塑性本构模型塑性本构模型是描述材料在大应变范围内的力学性能的模型。
对于混凝土来说，常用的塑性本构模型有弹塑性模型和本构模型。
弹塑性模型将材料的力学性能分为弹性和塑性两个阶段，通过引入弹性模量和塑性应变来描述材料的力学性能。
本构模型则是将材料的塑性行为通过一系列的本构方程来描述。
3. 弹塑性本构模型弹塑性本构模型是将弹性本构模型和塑性本构模型结合起来的模型。
对于混凝土来说，常用的弹塑性本构模型有Drucker-Prager模型、Mohr-Coulomb模型和Cam-Clay模型等。
Drucker-Prager模型是一种常用的弹塑性本构模型，它基于摩擦理论和塑性理论，将混凝土的弹性和塑性行为进行了描述。
该模型假设混凝土的破坏是由于摩擦和塑性变形引起的，通过引入内聚力和摩擦角来描述混凝土的塑性行为。
Mohr-Coulomb模型是另一种常用的弹塑性本构模型，它基于摩擦理论和强度理论，将混凝土的弹性和塑性行为进行了描述。
该模型假设混凝土的破坏是由于剪切和压缩引起的，通过引入内摩擦角和内聚力来描述混凝土的塑性行为。
Cam-Clay模型是一种用于描述粘土的弹塑性本构模型，但也可以用于描述混凝土的力学性能。
该模型将混凝土的弹性和塑性行为进行了描述，通过引入压缩指数和膨胀指数来描述混凝土的塑性行为。
4. 本构模型的应用混凝土的本构模型在工程设计和结构分析中具有重要意义。
浅谈混凝土的本构关系
浅谈混凝土的本构关系Y摘要：混凝土是一种广泛应用的材料，其力学特性的研究对充分发挥材料强度、提高设计水平、降低工程造价具有十分重要的意义。
本文简要回顾了混凝土本构关系的发展，系统的介绍了混凝土本构关系理论模型的研究现状，总结了在特定环境下混凝土本构关系的新成果，并对目前混凝土本构关系研究中存在的问题进行了阐述，最后对混凝土本构关系的发展进行了展望。
关键词：混凝土；本构关系；新成果；问题；展望混凝土因其所具有的许多优点（如可根据不同要求配制各种不同性质的混凝土、可模性好、硬化后具有抗压强度高和耐久性良好等特性，与钢筋之间有比较牢固的粘结力、能制作钢筋混凝土结构和构件，其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则等）已成为现今土木工程中应用最广泛的建筑材料之一。
混凝土是由胶凝材料（水泥等）、骨料（砂、石等）和水以及其它组分（外加剂、掺合料等）按适当的比例配合，拌制成混合物，经过一定时间硬化而成的，因此混凝土的综合力学和物理性质既取决于其各组分的性质、配合比以及各相之间力学、物理或化学的相互制约机理等要素又与制作工艺（搅拌、成型、养护等）和周围环境等均有关系。
就力学特性而言混凝土材料与相对比较均匀的金属材料相比要复杂得多。
在传统的混凝土结构分析中，由于受到计算能力的限制，以及对材料本身性能了解不足，对构件与结构分析一般在线弹性范围内进行，而早期的混凝土构件与结构相对比较简单，因此这种分析方法在当时起到了一定的作用。
但是随着混凝土在复杂结构中的广泛应用，需要对结构进行比较精确的分析。
这时简单但比较粗糙的线弹性本构模型的局限性显露了出来。
电子计算机的飞速发展与计算理论的发展不仅使复杂的空间形式所带来的计算困难得到解决，也使得尽管复杂但精确的本构模型的应用成为可能。
因此，本文对混凝土本构关系的发展进行了简要回顾，综述了本构关系研究现状以及新成果，提出了目前尚需解决的主要问题和今后发展方向。
混凝土研究的现状及发展趋势
混凝土研究的现状及发展趋势【混凝土研究的现状及发展趋势】在建筑领域中，混凝土作为最常用的建筑材料之一，其重要性不言而喻。
混凝土的研究与发展一直是该领域的热点，目的是提高混凝土的性能和可持续性。
本文将从多个方面探讨混凝土研究的现状及其发展趋势，以期帮助读者更全面、深入地理解这个议题。
一、基础知识回顾1.1 混凝土的定义和组成混凝土是一种由水泥、骨料、粉状材料和适量混合水调制而成的复合材料。
水泥起到胶结作用，骨料提供强度和稳定性，粉状材料增加流动性，水则起到反应和流动的介质作用。
1.2 混凝土常见性能及其测试方法混凝土的常见性能包括抗压强度、抗拉强度、抗渗透性、耐久性等。
这些性能可以通过相应的测试方法进行评估，例如压缩试验、拉伸试验、渗透试验等。
二、现状分析2.1 混凝土性能的提高近年来，随着科技的进步，混凝土性能得到了显著提高。
新型添加剂的研发和应用使得混凝土的流动性、强度和耐久性均有所突破。
纳米技术的引入也为混凝土的改良提供了新思路，例如使用纳米材料改善混凝土的强度和耐久性。
2.2 混凝土可持续性的关注随着环境保护意识的增强，混凝土的可持续性成为了研究的重点之一。
在现代社会，减少CO2排放、回收利用和降低资源消耗是可持续发展的关键。
研究者开始探索使用替代骨料、废弃物混凝土和高渣配比混凝土等方法来提高混凝土的可持续性。
2.3 数字化技术的应用随着数字化技术的飞速发展，其在混凝土研究中的应用也越来越广泛。
通过结合人工智能、大数据分析和传感器技术，可以对混凝土的性能进行实时、精确的监测和控制。
虚拟现实和增强现实技术也可以为混凝土的设计和施工提供便利。
三、发展趋势展望3.1 Green Concrete的兴起Green Concrete，即绿色混凝土，是指在制造和使用过程中对环境和人类健康影响较小的混凝土。
未来，随着环境法规的趋严和企业社会责任的增加，绿色混凝土的需求将逐渐增加。
3.2 自修复混凝土的研究与应用自修复混凝土是指具有自愈能力的材料，可以自动修复裂缝和缺陷。
混凝土材料的研究现状和发展应用
混凝土材料的研究现状和发展应用摘要：在建筑施工中，混凝土是主要施工材料，其重要性不言而喻。
混凝土是工程材料的重要组成部分，混凝土自身具有实用性，成本低廉，强度高等多种特性，广泛应用在各个行业中。
目前国内外通过一系列的材料试验可知:混凝土是一种力学性质复杂的非均匀准确性材料。
关于混凝土材料性能的研究大多集中在静态性能方面，现代混凝土的结构在使用期内除了承受设计负荷之外还需要承受地震、爆炸、撞击等多种运动负荷的作用，混凝土材料会随着人类社会的不断发展而转型和优化。
本文将重点对于混凝土材料的研究现状和发展应用开展分析。
关键词：混凝土材料；研究现状；发展应用引言混凝土的发展史已经长达一个世纪之久，而在这一百多年里，混凝土已经成为很多建筑工程中的重要材料，需要大量的混凝土应用于建筑当中，而伴随着世界经济的飞速发展以及医疗水平的不断提升，人口也越来越多，城市化加剧的情况下对于房屋交通建造的需求也越来越高，这也就意味着对于混凝土的需求也在与日俱增，而伴随着科技研发能力的不断提升，越来越多的混凝土材料开始逐渐走进人们的视野，混凝土的发展和完善也越来越迅速。
1混凝土材料的性能混凝土在现代建筑中的应用较为广泛，取代了砖瓦之前的地位，是由于其性能较好，能够达到高质量的建筑物。
第一，混凝土的形态容易改变。
混凝土是灰质的，然后通过加水使其变成流质，经过一段时间后就会凝固，然后形成固体。
混凝土在运输和使用中都比较方便，具有良好的使用效果。
第二，混凝土的硬度较高。
人们在进行建筑施工时，会加入钢筋或者其他材料，然后直接投入到使用中，并且能够保证使用的硬度。
第三，混凝土具有良好的韧性。
混凝土没有经过高温加工，其分子的形态没有发生变化，所以不容易受到损害。
2混凝土材料的研究现状2.1水胶比对活性粉末混凝土性能的影响水胶比作为RPC力学性能与工作性能的重要影响因素之一，其数值并不是越大越好，但也不能太低，因此要想配制高性能、体积稳定性优异的RPC，其水胶比要有合理的选择范围。
混凝土本构关系研究现状及发展
混凝土本构关系研究现状及发展混凝土是一种重要的建筑材料，广泛应用于各种结构和设施的建设。
本构关系是指材料在受力状态下其力学性质与状态变化之间的关系，是混凝土结构设计的重要基础。
因此，对混凝土本构关系的研究具有重要意义。
本文将概述混凝土本构关系的研究现状、不足和挑战，并介绍本文的研究方法、结果和结论。
混凝土本构关系的研究涉及多个领域，包括土木工程、材料科学和物理学等。
在土木工程领域，研究者主要混凝土在静载和动力荷载作用下的本构关系，以及与结构稳定性和安全性相关的本构关系。
在材料科学领域，研究者则更加注重从微观角度研究混凝土的本构关系，包括混凝土的细观结构和材料参数对力学性能的影响。
目前，混凝土本构关系的研究已经取得了一定的成果。
例如，研究者们通过试验和数值模拟方法，对混凝土在各种荷载作用下的本构关系进行了深入研究，提出了一系列经验公式和模型。
同时，随着计算机技术和数值计算方法的发展，有限元法、有限差分法等数值方法在混凝土本构关系研究中得到了广泛应用。
尽管混凝土本构关系的研究已经取得了一定的进展，但仍存在一些不足和挑战。
在理论框架下，混凝土本构关系的模型建立通常基于一定的假设和简化条件，难以完全反映实际情况的复杂性和多层次性。
在实验模版下，由于混凝土是一种复合材料，其本构关系受到多种因素的影响，如原材料、配合比、施工工艺等，导致实验结果的不确定性和离散性。
混凝土本构关系研究还面临着数据量庞大和处理复杂的挑战。
由于混凝土材料的复杂性和多样性，试验数据和实测数据的规模往往非常庞大，需要采用先进的数据处理和分析方法进行处理和解释。
同时，为了提高研究的准确性和可靠性，需要开展更多高水平、多层次的实验和实测工作，这也增加了研究的时间和成本。
本文主要采用文献调研和实验研究相结合的方法，对混凝土本构关系进行深入研究。
通过文献调研了解混凝土本构关系的研究现状和发展趋势，总结和分析现有研究成果和不足之处。
根据文献调研的结果，设计相应的实验模版和数据处理方法，通过实验和数值模拟方法获取混凝土在不同条件下的本构关系。
混凝土本构关系研究进展及发展趋势
0 引言混凝土作为土建施工主导型材料，在隧道、桥梁、工业与民用建筑等各类工程中发挥着重要作用。
作为一种胶凝材料，不同组分的固有性质、配合比及固液气三相之间物理化学反应，使得混凝土材料类型多样。
混凝土内部含有大量的微裂缝和微空洞，使其具有非线性、随机性等力学行为特点，与可作为均质体假定的金属材料物理力学性质有较大不同。
应用过程中混凝土强度与适宜性的误差主要来源于对混凝土应力应变行为（即本构关系）认识不到位。
本构关系的研究一直是混凝土材料基础理论科学的研究重点，已发展形成了多种理论本构模型，如弹性力学本构关系、塑性力学本构关系、断裂力学本构关系、损伤力学本构关系，以及针对高温、低温等特定环境下的本构关系。
上述本构关系又可分为弹性与弹塑性、细观与宏观、确定性与随机性等类型，虽然研究成果百花齐放，但也反映出既有本构关系适用性差、对受力行为预测误差大等缺点。
在前人研究成果的基础上[1-11]，对混凝土的本构研究成果进行分类概括梳理，评述各种理论的特点，并提出有待解决的关键问题及发展趋势。
1 研究现状及评述国内外对于混凝土本构关系的研究可分为基于试验建立的本构关系和基于理论建立的本构关系2种，后者又可分为基于弹性理论、塑性理论、断裂力学理论、损伤理论、内蕴时间理论、人工智能神经网络理论等。
基金项目：国家自然科学基金委员会-中国铁路总公司高速铁路 基础研究联合基金项目（U1434211）第一作者：马伟斌（1977—），男，研究员，博士。
混凝土本构关系研究进展及发展趋势马伟斌，王志伟，张千里，杜晓燕（中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所，北京 100081）摘 要：对混凝土本构关系的发展、沿革、应用及存在的问题进行梳理和评述，概括分析各类本构关系具有代表性的研究成果。
研究指出混凝土本构关系研究在试验技术、理论研究、学科交叉等方面存在的关键科学问题；从学科融合、监测检测技术手段发展等方面对本构关系的发展指出了研究方向；阐明损伤力学本构与人工智能神经网络技术本构具有广阔发展前景；指出特殊环境下专门性本构模型有待进一步深入研究。
混凝土材料的研究现状和发展应用
混凝土材料的研究现状和发展应用摘要：混凝土对于我国的工程建设而言十分重要，大多数的工程之中都会大量用到混凝土，因此需要针对混凝土进行重点的研究。
本文接下来就对混凝土材料的研究现状以及其未来的发展方向以及应用进行分析，希望能够给相关从业者一些帮助。
关键词：混凝土材料；研究现状；发展方向引言现阶段的混凝土研究已经逐渐在朝着更加高性能以及环保性的方向进行发展，从而有效改善以往混凝土材料之中所存在的各种不足，提高工程的质量，同时也加强施工的绿色环保性。
而本文接下来就先针对混凝土材料现阶段的重点研究内容进行分析。
1.混凝土材料现阶段的重点研究内容1.1针对混凝土材料加工性的研究在实际进行混凝土材料的相关研究时，主要的一个研究方向就是混凝土材料的加工性。
通常都是结合塌落度实验来对材料自身的加工性开展相应的研究，从而进一步去详细了解以及分析混凝土材料在进行配制时，其中各种原材料自身的性能特性。
结合对混凝土材料自身加工性的重点研究分析，能够帮助工作人员针对其原料配比来有效地去调整，从而进一步优化材料自身性能，实现最优化的配比，改善混凝土的整体性能。
1.2针对混凝土材料密度的研究在进行研究时，还主要针对其密度进行重点研究分析。
在进行研究时，主要是观察在不同的条件下，混凝土材料的密度变化以及其性能变化，进而利用合适的材料加强混凝土自身的平均密度。
针对混凝土的密度进行重点研究，不仅能够有效优化混凝土自身密度，还能够加强其在实际工程中的应用效果。
1.3针对混凝土材料电阻率的研究在研究过程中还需要重点针对混凝土自身的电阻率进行重点研究，研究电阻率可以更加深入地去了解材料自身的性能以及耐久性。
在研究过程之中，要通过电阻率去分析材料自身的含水量，并且去分析其骨料的粗细度，从而有效对材料内部的微孔连接状况进行分析，进而更加合理地进行混凝土原材料的实际配比，加强混凝土的整体性能。
2.混凝土材料的研究现状在如今的建筑工程之中，一般所使用的混凝土强度都在C50以下，比较常见的强度为C30，并且由于我国很多工程都是利用的减水剂材料进行使用，因此混凝土存在一定的塌陷隐患。
我国混凝土损伤本构关系的研究现状
我国混凝土损伤本构关系的研究现状摘要：从弹性与塑性损伤、各向同性与各向异性损伤、静力与动力损伤、宏观唯象以及细观和微观损伤、局部化与非局部化损伤这5个不同侧重点考虑，归纳介绍了近几年来我国学者在混凝土损伤类本构关系领域研究的进展，并提出了自己的意见，对其发展方向进行了展望。
关键词：混凝土；损伤；本构关系；研究现状引言混凝土是现代建筑结构中运用最广泛的材料，它的破坏是由于材料内分布的微孔洞、微裂纹在荷载的作用下不断成核、扩展、贯通形成宏观裂纹，造成承载力下降导致的。
要分析混凝土结构的受力特性，确保结构的可靠性，需要研究其微损伤的演化规律。
自1976年Dougill最早将损伤力学用于研究混凝土的受力性能以来，各种混凝土本构关系应运而生，不断发展。
从最初的单轴受拉各向同性弹性损伤模型，到现在针对具体情况有侧重点的建立起得的各种不同的损伤模型。
本文从弹性与塑性损伤、各向同性与各向异性损伤、静力与动力损伤、宏观唯象以及细观和微观损伤、局部化与非局部化损伤这5个不同侧重点考虑，介绍了近几年来我国学者在混凝土损伤类本构关系领域研究的进展，并对其发展进行了展望。
1弹性与弹塑性损伤模型混凝土是一种多相复杂的准脆性材料，在单轴或多轴压缩荷载作用下，混凝土表现出一定的塑性。
混凝土损伤模型按照是否与塑性理论结合，可分为弹性损伤模型与弹塑性损伤模型。
两者的区别主要在于，弹性损伤模型只考虑损伤对刚度的影响，弹塑性损伤模型考虑卸载时不可恢复的变形，卸载弹模不同，见图1。
图1循环加卸载实验的混凝土应力-应变曲线相比而言，弹塑性模型能够更为准确的描述混凝土的损伤演化特性，因而更加受到学者们的关注，近年来有很大的发展。
但由于弹塑性模型需要求解损伤与塑性耦合的复杂过程，计算复杂，参数众多，弹性损伤模型便于实际工程应用。
1.1弹性损伤模型在损伤力学理论早期的发展过程中建立了一些经典的混凝土损伤模型，这些模型是在对金属损伤研究的基础上考虑混凝土类材料的特性发展而来的。
混凝土本构关系研究现状及发展
混凝土本构关系研究现状及发展
刘小敏;王华;杨萌;崔广仁
【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2004(025)005
【摘要】对混凝土本构关系模型,从新兴交叉学科的研究成果对混凝土本构关系发展的影响和在特定环境下混凝土本构关系的新成果两个角度来评析混凝土本构关系研究的发展.指出为了适应混凝土的复杂加载和破坏的特点,将多种模式组合,如塑性断裂、粘弹塑性、塑性损伤、内时塑性、内时损伤等理论交叉将会得到进一步加强.此外,有关动力分析、随机因素的本构关系值得深入的探讨.
【总页数】5页(P58-62)
【作者】刘小敏;王华;杨萌;崔广仁
【作者单位】河南科技大学,建筑工程学院,河南,洛阳,471003;河南省政法管理干部学院,总务处,河南,郑州,450002;河南科技大学,建筑工程学院,河南,洛阳,471003;河南科技大学,建筑工程学院,河南,洛阳,471003
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.01
【相关文献】
1.混凝土本构关系研究进展及发展趋势 [J], 马伟斌;王志伟;张千里;杜晓燕
2.方钢管再生混凝土短柱核心混凝土抗拉本构关系研究 [J], 郭靳时;马艳敏
3.方钢管再生混凝土短柱核心混凝土抗拉本构关系研究 [J], 郭靳时马艳敏;
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混凝土本构模型的研究现状与展望
混凝土本构模型的研究现状与展望杨祖泉，万胜武（武汉科技大学城市建设学院，武汉４３００７０）［摘要］混凝土本构模型是混凝土结构研究的一个重要方向，对从基于经典力学基础上的本构模型到基于新兴力学理论的本构模型进行分析比较，指出基于神经网络的混凝土模型有很大发展前景。
［关键词］混凝土；本构模型；人工神经网络［中图分类号］ＴＵ５２８［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００７－９４６７（２００６）０３－００７９－０２混凝土本构模型的研究现状与展望工程建设与设计２００６年第３期［作者简介］杨祖泉（１９７１～），男，湖北荆门人，讲师，从事力学与结构教学与研究．（Ｅ－ｍａｉｌ）ｙａｎｇｚｕｑ＠１６３．ｃｏｍ随着科学技术水平的提高和生产力的发展，混凝土的应用模式、应用环境已由单纯房屋建筑等简单结构逐渐扩大到像海洋石油钻井平台、高拱坝以及核电站预应力混凝土保护层等复杂应用环境下的复杂结构。
混凝土是以水泥为胶凝材料的多组分多相非匀质的复合材料，对混凝土强度的形成、破损的过程与机理以及如何设计和计算强度，都是非常复杂的问题。
因此，获得工程中使用方便的混凝土本构模型有重要意义。
１基于经典力学基础上的本构模型［１］［２］１．１线弹性本构模型线弹性本构模型是迄今发展最成熟的材料本构模型，这种模型能较好地描述混凝土受拉和低应力受压时的性能，也适于描述混凝土其它受力情况下的初始阶段，基于这类模型运用到有限元分析中已有很多成功的例子。
由于混凝土的变形特征具有非线性，尤其是在受压状态下。
因此只能在一些特定的条件下使用线弹性本构模型的，如：混凝土的应力发展水平很低，内部微裂缝和塑性变形还未发展到明显的阶段；预应力或受约束结构在开裂以前；对形体复杂结构的近似计算或初步分析。
１．２弹性非线性本构模型弹性非线性本构模型突出了混凝土非线性变化的特点。
弹性非线性模型假设混凝土的弹性非线性可以通过不断变化的切线模量（增量理论）或割线模量（全量理论）来描述。
混凝土损伤类本构关系研究现状与进展_林皋
不出现应变软化 现 象，在 拉 伸 和 低 围 压 压 缩 加 载
情况下的软化性 质 通 过 损 伤 机 制 来 描 述．损 伤 变
量 采 用 张 量 形 式 ，并 分 解 成 拉 伸 和 压 缩 两 部 分 ，能
Байду номын сангаас
很 好 地 模 拟 单 、多 轴 加 载 情 况 下 混 凝 土 力 学 特 性 ，
以及循环加 载 条 件 下 的 滞 回 特 性．Ｓａｌａｒｉ等 定 ［１４］
关 键 词 ：混 凝 土 ；本 构 关 系 ；损 伤 ；损 伤 演 化 ；数 值 方 法 中图分类号：ＴＵ３１３ 文献标志码：Ａ
０ 引 言
混凝土的本构模型是认识其破坏机理和破坏 形态的关键．断裂 力 学 理 论 对 混 凝 土 材 料 而 言 存 在一定的不适用 性，如 其 只 限 于 研 究 一 条 或 者 几 条已有的宏观裂 纹，而 混 凝 土 由 于 自 身 的 结 构 特 征，加载前就已经 在 其 内 部 或 表 面 分 布 着 微 小 的 缺陷，并 在 一 定 外 部 因 素 作 用 下 不 断 地 扩 展、合 并，最 终 形 成 宏 观 裂 缝．研 究 表 明，混 凝 土 的 破 坏 是其内部微裂缝 逐 渐 发 展 的 最 终 结 果，即 破 坏 只 是裂缝发展过程 的 最 后 阶 段，而 要 全 面 描 述 混 凝 土材料的力学特 性、分 析 结 构 的 使 用 寿 命 和 安 全 可 靠 性 等 ，需 研 究 其 内 部 微 缺 陷 的 演 化 规 律 ，这 也 是 损 伤 理 论 产 生 的 原 因 ．Ｋａｃｈａｎｏｖ最 早 提 出 用 连 续性变量 描 述 受 损 材 料 力 学 性 能 的 连 续 变 化 过 程；Ｒａｂｏｔｎｏｖ对其 加 以 推 广，奠 定 了 损 伤 力 学 的 基础；Ｌｅｍａｉｔｒｅ等 研 ［１］ 究 了 损 伤 对 金 属 的 弹 性 和 塑性的 影 响；Ｈｕｌｔ、Ｌｅｃｋｉｅ研 究 了 损 伤 和 蠕 变 的 耦合作用；村 上 澄 男 等 从 ［２］ 微 裂 纹 的 尺 寸 和 几 何 分布方面研究了损伤的方向性对材料力学性能的 影响；Ｋｒａｊｃｉｎｏｖｉｃ等［３］、Ｓｉｄｏｒｏｆｆ［４］为 损 伤 理 论 的
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第25卷第5期2004年 10月河南科技大学学报(自然科学版)Journal of Henan University of Science and T echnology(Natural Science)V ol.25N o.5Oct.2004基金项目:河南省科技攻关资助项目(53120087)作者简介:刘小敏(1976-),女,河南焦作人,助教.收稿日期:2004-05-18文章编号:1672-6871(2004)05-0058-05混凝土本构关系研究现状及发展刘小敏1,王 华2,杨 萌1,崔广仁1(1.河南科技大学建筑工程学院,河南洛阳471003;2.河南省政法管理干部学院总务处,河南郑州450002)摘要:对混凝土本构关系模型,从新兴交叉学科的研究成果对混凝土本构关系发展的影响和在特定环境下混凝土本构关系的新成果两个角度来评析混凝土本构关系研究的发展。
指出为了适应混凝土的复杂加载和破坏的特点,将多种模式组合,如塑性断裂、粘弹塑性、塑性损伤、内时塑性、内时损伤等理论交叉将会得到进一步加强。
此外,有关动力分析、随机因素的本构关系值得深入的探讨。
关键词:混凝土;本构关系;损耗;断裂中图分类号:TU528.01文献标识码:A0 前言混凝土是由胶凝材料、骨料、水以及其它组分按适当的比例配合拌制成混合物,经过一定时间硬化而成的,因此混凝土的综合力学和物理性质既取决于其各组分的性质、配合比以及各相之间力学、物理或化学的相互制约机理等要素,又与制作工艺和周围环境等有关系[1]。
就力学特性而言混凝土材料与相对比较均匀的金属材料相比要复杂得多。
20世纪60年代以来,对混凝土结构进行有限元分析的实践表明,误差的主要来源是所选用的混凝土本构模型不能很好地描述材料的本构行为,因此对混凝土本构关系进行更精确的研究愈显必要[2]。
本文对混凝土本构模型的发展进行了简要回顾,综述了本构关系研究现状,提出了目前尚需解决的主要问题和今后发展方向。
1 现有本构理论模型迄今为止,有关力学的各种理论都己被用作建立混凝土本构模型的理论依据。
现有的混凝土本构模型概括起来主要有:(1)线弹性模型;(2)非线弹性模型;(3)塑性理论模型;(4)其它力学理论类模型。
其中,(1)、(3)类模型是将成熟的力学体系(即弹性力学和塑性力学理论等)的观点和方法作为基础,移植至混凝土;(4)类模型则是借鉴一些新兴的力学分支,如粘性2弹(塑)性理论、内时理论、断裂力学、损伤力学等的概念和方法,结合混凝土的材料特点推导出的;(2)类模型主要依据混凝土多轴试验的数据和规律,进行总结和回归分析得到的。
现有各类本构模型的理论基础、观点和方法迥异,使用范围和计算结果差别大,很难确认一个通用的混凝土本构模型,只能根据结构特点、应力范围和精度要求等加以适当选用。
至今,实际工程中应用最广泛的还是源自试验、计算精度有保证、形式简明和使用方便的非线弹性类本构模型[3]。
2 混凝土本构关系研究现状及简析近年来对混凝土本构关系的研究发展很快,但有相对的集中性,下面主要从两个角度来评析混凝土本构关系研究的发展。
2.1 新兴交叉学科的研究成果对混凝土本构关系发展的影响2.1.1 基于断裂力学的本构关系(1)线形本构模型。
近年来一些研究者提出的基于粘聚力的裂缝扩展阻力曲线(K R阻力曲线),揭示了准脆性材料裂缝扩展过程中粘聚力与裂缝扩展阻力之间的关系,反映断裂过程区软化特性的混凝土软化线形本构关系与K R 阻力曲线的解析解密切相关[4]。
(2)非线形本构模型。
为表达荷载2变形非线形关系的全过程,根据最小应变能原理,可以导出钢筋混凝土裂缝开展角计算公式[5]。
将开裂后混凝土应变分解成裂缝面的应变与完好混凝土应变两部分,裂缝面上混凝土法向刚度取单轴受拉混凝土应力应变曲线的下降段刚度,并保留裂缝面的剪切刚度以考虑骨料咬合与销栓作用,完好混凝土本构关系采用弹塑性本构模型,导出混凝土三维非正交弥散裂缝模型[6]Δσ=(Dco )-1+∑ki =1N i (D cr i )-1N T i -1Δε(1)式中 D co ,D cr 为完好混凝土和开裂混凝土的本构矩阵。
对各种断裂类型的P -△试验全曲线进行处理后,拟合各σ2ω软化曲线的统一数学表达式,推得相应的应力2应变本构关系[7]σe =E ε1 ε1≤ε0σe =σec [1-((ε1-σe /E )/εmax )αe βεmax /(ε1-σe /E )] ε1>ε0(2)式中 ε1为主应变;ε0为极限弹性应变。
再从能量的观点出发,将应力2应变本构关系转化为能量2应变本构关系,可以方便地跟踪三维裂缝的扩展过程。
现有的弹塑性非线性分析主要是基于增量理论的。
经典塑性理论尽管在数学上相对比较严格,但它是从金属晶体滑移发展起来的,而混凝土的破坏机理主要是微开裂,与金属有很大的差异,因此将经典塑性理论用于混凝土材料,其结果与实际情况也将存在一定差异。
2.1.2 基于损伤力学的本构关系(1)线形本构模型。
线形损伤模型经历了从Loland ,余大庆的混凝土受拉标量损伤模型,到Mazars 考虑拉压的标量损伤模型,再到K rajcinovic 与他的学生们提出的脆性材料损伤模型(属于细观模型)的发展过程。
虽然每一次都是进步,但与实际模型还有一定差距[8～11]。
近年来通过一种新的方法—“损伤冻结”法对混凝土材料在冲击载荷下的损伤软化效应进行系统研究,结合粘弹性本构理论,得到混凝土材料的损伤型线性粘弹性本构关系[13] σα=σr (1-D )=(1-D )(σe +σm 1+σm 2)=(1-D )E 0ε+E 1∫t 0εexp (-t -τφ1)d τ+E 2∫t 0εexp (-t -τφ2)d τ(3)式中 σα为表观应力;σr 为材料无损伤时的应力;D 为损伤因子。
从本质上来说线形损伤本构模型只是对混凝土受力破坏的初步探索,距实际应用还有一定差距。
(2)非线形本构模型。
从工程应用角度来说,各向异性损伤模型最适于描述混凝土特性,因此近年有许多研究者基于不同理论提出许多模型。
基于不可逆热力学,用连续介质力学方法建立了混凝土各向异性损伤模型,认为损伤(微开裂)不仅影响混凝土材料的弹性张量,也导致了不可逆应变的产生,直接假定了损伤增量与不可逆应变增量的关系式,模型中只有一个加载面而不象一般的塑性损伤模型需要两个加载面。
从断裂力学角度对混凝土在单轴受压时的破损机理和软化特性进行分析,指出劈裂裂纹面的失稳弯折是其主要原因,由此可建立一种平行杆系模型用以描述上述机制,同时提出损伤指标[13～16]。
为了描述混凝土材料的离散性和随机性,近来有些研究者给出了随机损伤模型。
模型的建立主要有两种方法:一是在确定性损伤本构方程的基础上,直接引入随机损伤变量代替传统损伤变量[17];二是宏观与细观结合,在两个层面进行研究,细观层面上用断裂力学与统计理论研究,定义随机变量为有物理意义的随机损伤变量,并给出其演化方程;宏观层面上用连续介质损伤力学;细观向宏观转化采用Daniels 平行杆束模型[18～20],这些模型绝大部分只考虑单轴受拉,张其云的模型通过一些假定推广至单压与一拉一压。
李杰建立了混凝土单轴受拉、单轴受压与双轴拉压组合条件下的随机损伤本构关系模型。
利用混凝土单轴受拉破坏全过程的声发射实验数据引入随机建模理论,一些学者确立了细观损伤・95・第5期刘小敏等:混凝土本构关系研究现状及发展单元的极限破坏应变随机场分布参数[21]。
K rajcinovic 认为损伤力学是解决微开裂占主导地位的不可逆能量耗散问题的理论框架[22]。
从物理意义来看损伤力学是比较适合用来描述混凝土材料的。
2.1.3 基于内时理论的本构关系内蕴时间理论是模仿Blot 的线性粘弹性理论建立在Onsager 不可逆热力学的基础之上的,但Onsager 原理只在偏离平衡态不远时才能适用,对于有限弹塑性变形,内蕴时间理论的适用性还需进一步讨论,如对己知实验的解释程度,如何确定反映物质响应的积分核函数及物质所特有的内蕴时间,如何向大变形、大温度方向推广,以及如何进行有效的数值计算等问题,都需进一步研究[3]。
2.2 在特定环境下混凝土本构关系的新成果2.2.1 高温下混凝土本构关系混凝土在高温下的强度和变形性能随温度和应力的耦合作用而变化,通过分析混凝土高温变形的一般规律可建立温度2应力耦合本构关系,为高温下混凝土受力特性提供依据[22]。
高温混凝土在特殊情况下如通过对方钢管混凝土构件遭受火灾后的分析,可建立一种材料本构关系及侧向力位移关系曲线的数值计算方法[23]。
但必须看到在其他特殊情况下如中高应变、复杂受力情况等的本构关系还缺少研究。
2.2.2 中高应变率下混凝土本构关系针对混凝土的动态高应变率问题,应用不同的理论来描述这一过程。
在Perzyma 的一般粘塑性理论和Bicanic 的塑性间断面运动规律基础上,用混凝土塑性屈服面和极限面的变化规律来刻画材料的粘塑性响应。
以不可逆热力学为基础构造的混凝土的单轴率型本构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凸应变趋于无穷大时,应力是收敛的;峰值点处应变不随加载应变速率的增大而变化。
有研究者建立了一种混凝土的H olmquist 2Johns on 2C ook 本构关系与欧拉程序相结合的计算方法:用真实等效强度取代静态屈服强度Y,用以判别和计算屈服破坏;用损伤D 来判别和计算积累损伤破坏。
输运过程中增加了损伤、体积应变和等效塑性应变的输运[24～26]。
2.2.3 其他参照K ots ov os M D 和Newman J B 提出的混凝土三向本构关系和钢管混凝土中混凝士的单向本构关系模型,可推导出一种适合于钢管混凝土三维双重非线性分析混凝土三向本构关系[27]。
通过分析实际结构的受力特点提出了一种基于应变空间的本构模型和开裂准则,认为对于孔口复杂结构,采用极限应变作为混凝土开裂准则比采用最大主拉应力准则更合理[28]。
有研究者建议锈蚀钢筋与混凝土粘结本构关系为[29]τ(s ,x ,η)=ηf 1( s )f 2(x )(4)式中 τ(s ,x ,η)为随时间和位置变化的粘结本构关系;f 1( s )为粘结滑移基本关系;f 2(x )为位置函数;η为锈蚀钢筋与混凝土的粘结影响系数。
随着高温、约束载荷、地震、爆炸载荷下混凝土的力学行为研究的深入和问题的解决,特殊应力弹粘塑性本构模型在研究中逐渐占据重要的地位。
但在三向应力状态下的应力应变测得的数据还不够多,实验方法也有待改进,特别是在不改变受力与变形条件的现代非机械、非破损的测量方法还期待有所突破,粘结关系的实验及其有限元的表达方法也还有待完善。