混凝土损伤塑性模型的参数分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一
些 重要 参 数 的定 义 和 计 算 方 法 。通 过 对钢 筋 混凝 土 单 层 单 跨 框架 进行 有 限元 分 析 ， 试 验 结 果 进 行对 比 ， 证 了 与 验
ＡＡ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ中混 凝土 损 伤 塑 性模 型在 实 际应 用 中 的 可靠 性 ， 进 一 步 分析 了各 参数 设 置 对 计算 结 果 的影 响 。 并 关 键 词 ：混凝 土 损 伤 塑性 模 型 ； 凝 土 的断 裂 与失 效 ； 线 性 ； 限 元 分析 混 非 有
度恢 复进行控 制 ， Ａ Ａ Ｕ ／ｔｎ ａｄ中可通过 调整 弹塑性本 构方 程来改善应 变 软化阶 段的 收敛速度 。 在 Ｂ Ｑ ＳＳａ ｄｒ
１１ 本 构 方 程 ．
由 Ｋ ｃａｏ ａｈ ｎｖ首先 提 出 ，之后 由 Ｒ ｂ ｔｏ ａ ｏ ｖ和其 他学者 进一 步发 展起来 的无 量纲 各 向同性 材料 的本 构方 ｎ
第 ３期
彭小 婕等 ： 混凝 土 损伤 塑性模 型 的参 数分析
４ １
＝
． ， ： ＝ ］ ・ 和
（ ２ ）
混 凝 土 的拉裂 和 压碎 特性 是 由不 断增 加 的拉伸 硬 化 和压 缩硬 化 的两组 数值 来表 现 的 ， 些 变 量决 定 了 这 屈 服面 的形成 以及 弹性 模 量 的退 化 。 １ ． 屈服 条件 ３
［ 收稿 日期】 ０ ０ Ｏ — ８ ２ １ 一 １ １ ［ 金 项 目】 州科 技 学 院 研究 生 科 研创 新 计 划 资助 项 目 （０ ９ ０ — ４ 基 苏 ２０—６２ ） 【 者 简 介】 作 彭小 婕 （９ ５ ）女 ， 苏 淮 安人 ， 士 研 究生 。 １８ 一 ， 江 硕
中 图分 类 号 ： Ｕ ７ ． Ｔ ３５ ４ 文 献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ７ － ６ ９ ２ １ ） ３ ０ ４ － ４ ６ ２ ０ ７ （００ ０ － ０ ０ ０
有限元 软件 中材料 参数 的设 置是用 以模 拟材料 性能 的基 础 。从 数值 分析 的角度 而 言 ， 要 考虑采 用一 需 个复 杂的本构模 型来 解决局 部破 坏的边界值 问题 。 特别是 当结 构采用 混凝土 时 ， 需要 设置 大量 的参 数 。 与其 他材 料一样 ， 已对混凝 土 的力 学性 能进行 了相 应的试 验研究 ， 如混凝土 单轴受 压和单轴 受拉 试验 等。 例 目前 ， 钢筋 混凝 土结构 中模 拟材料失 效 与截面断裂 已成 为进行 结构 非线性 分析所 必须解决 的基 本 问题 之一 。 由于 混凝 土材料本 身 的力学 性能 的复 杂性 ， 今为止 尚未 有公认 的理 论 或本构模 型可 以广 泛适 用 于混 凝土结 构 迄
由最初 的各 项 同性 所决定 ， 过将受 压损伤和受拉 损 伤的初 始值设 为零来 实现 。 通 １ ． 拉伸硬化 和压缩 硬化 ２
受拉和受 压 的损伤状 态是 以两组独 立 的硬化常 数 和 为 特征 ，其 中分 别 涉及 到受拉 和受 压 的等效 塑性应 变 ， 拉伸 硬化 和压缩 硬化 可以进一步写 成 以下表达式
分析 。一些 有 限元 软件 如 Ａ Ｓ Ｓ Ａ Ａ Ｕ Ｎ Ｙ 、 Ｂ Ｑ Ｓ和 Ａ Ｉ Ａ等 都有 各 自的混凝 土材 料本构 模 型 ， 其用 于分析 各 ＤＮ 但
种受 力情况 下钢筋 混凝 土结构 的力学性 能有待进 一步探 讨 。Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ中 的损 伤塑性模 型是 众多 混凝土材 料
Ｓｐ ００ ｅ ．２ １
混凝 土损伤塑性模型 的参数分析
彭 小婕 ， 于安 林 ， 方 有珍
（ 州 科技 学 院 ， 木 ２ 程 学 院 ， 苏 苏 州 ２ ５ １ ） 苏 土 ］ ２ 江 １ ０ １
摘 要 ：阐述 了 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ中混 凝 土 损 伤塑 性 模型 材 料参 数 的设 定方 法 和取 值 要 求 ， 析 Hale Waihona Puke Baidu 论 了 膨胀 角 、 性 系 数 等 分 粘
程 可写成 以下表达 式ｆ ｌ ６ （一 ） ｏ （一 ） ： 一 ） ｒ １ｄ Ｄ￣ ８ ＝ （ ＝ ｔ ： （） １
其 中，＂ Ｉ 为应力 张量 ； Ｔ ｄ为损 伤 因子 ， 无量 纲化 的刚度 退化 变量 ； 应变 张量 ； 为初 始 （ 受损 伤 ） ｓ为 Ｄ 未 的 材料 弹性 刚度 ； ｆ（－ ） （ 为受损 伤之后 的弹性 刚度 。在 混凝 土损 伤塑性 模型 中 ， ＿ １ ｄ Ｄ￣ 刚度退 化 的前 提条件 是
第 ２ ３卷
２１ ０ ０年 ９ 月
第 ３期
苏 州科 技学 院 学报 （ 程 技 术 版 ） 工
Ｖ １２ ｏ． ３
Ｎ ． ｏ３
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｕ ｈ ｕＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ） ｏ ｒａ ｆＳ ｚ ｏ ｉｅｓ ｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ（ ｇｎ ｅｉ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ ｎ
性能 本构模 型 中的一 种 ， 采用损 伤 因子这一 标量参 数来考 虑材 料 的失 效特性 ， 其 可适用 于材 料 的拉压 。
本文将 探讨损 伤 塑性模 型 的基本特 点 ， 讨论 一些 重要 的设 置参 数 的定 义 和计 算 方法 。通 过对 钢 筋混凝
土单层单 跨框架进 行 有限元 分析 ， 比与试验数 据之 间的差 异 ， 分析各参 数设 置对计算 结果 的影 响。 对 并
１ 混凝 土损 伤 塑 性模 型
用分 析软 件 ＡＢ Ｑ Ｓ中 的混凝 土损伤 塑性模 型 来定 义 混凝 土 的非弹 性行 为【 这 是一个 连续 的基 于塑 ＡＵ １ 】 ， 性 混凝土损 伤模型 ， 两个 主要 的假设破坏机 理是混凝 土材料 的拉裂和 压碎 ， 服面 的发 展是 由两 个硬 化常数 屈 来 控制 ， 模型可 用 于单 向加 载 、 该 循环 加载及低 侧压 下 的动态 加载 等情况 ， 在循 环反 向加 载 时可 对材 料 的刚
些 重要 参 数 的定 义 和 计 算 方 法 。通 过 对钢 筋 混凝 土 单 层 单 跨 框架 进行 有 限元 分 析 ， 试 验 结 果 进 行对 比 ， 证 了 与 验
ＡＡ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ中混 凝土 损 伤 塑 性模 型在 实 际应 用 中 的 可靠 性 ， 进 一 步 分析 了各 参数 设 置 对 计算 结 果 的影 响 。 并 关 键 词 ：混凝 土 损 伤 塑性 模 型 ； 凝 土 的断 裂 与失 效 ； 线 性 ； 限 元 分析 混 非 有
度恢 复进行控 制 ， Ａ Ａ Ｕ ／ｔｎ ａｄ中可通过 调整 弹塑性本 构方 程来改善应 变 软化阶 段的 收敛速度 。 在 Ｂ Ｑ ＳＳａ ｄｒ
１１ 本 构 方 程 ．
由 Ｋ ｃａｏ ａｈ ｎｖ首先 提 出 ，之后 由 Ｒ ｂ ｔｏ ａ ｏ ｖ和其 他学者 进一 步发 展起来 的无 量纲 各 向同性 材料 的本 构方 ｎ
第 ３期
彭小 婕等 ： 混凝 土 损伤 塑性模 型 的参 数分析
４ １
＝
． ， ： ＝ ］ ・ 和
（ ２ ）
混 凝 土 的拉裂 和 压碎 特性 是 由不 断增 加 的拉伸 硬 化 和压 缩硬 化 的两组 数值 来表 现 的 ， 些 变 量决 定 了 这 屈 服面 的形成 以及 弹性 模 量 的退 化 。 １ ． 屈服 条件 ３
［ 收稿 日期】 ０ ０ Ｏ — ８ ２ １ 一 １ １ ［ 金 项 目】 州科 技 学 院 研究 生 科 研创 新 计 划 资助 项 目 （０ ９ ０ — ４ 基 苏 ２０—６２ ） 【 者 简 介】 作 彭小 婕 （９ ５ ）女 ， 苏 淮 安人 ， 士 研 究生 。 １８ 一 ， 江 硕
中 图分 类 号 ： Ｕ ７ ． Ｔ ３５ ４ 文 献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ７ － ６ ９ ２ １ ） ３ ０ ４ － ４ ６ ２ ０ ７ （００ ０ － ０ ０ ０
有限元 软件 中材料 参数 的设 置是用 以模 拟材料 性能 的基 础 。从 数值 分析 的角度 而 言 ， 要 考虑采 用一 需 个复 杂的本构模 型来 解决局 部破 坏的边界值 问题 。 特别是 当结 构采用 混凝土 时 ， 需要 设置 大量 的参 数 。 与其 他材 料一样 ， 已对混凝 土 的力 学性 能进行 了相 应的试 验研究 ， 如混凝土 单轴受 压和单轴 受拉 试验 等。 例 目前 ， 钢筋 混凝 土结构 中模 拟材料失 效 与截面断裂 已成 为进行 结构 非线性 分析所 必须解决 的基 本 问题 之一 。 由于 混凝 土材料本 身 的力学 性能 的复 杂性 ， 今为止 尚未 有公认 的理 论 或本构模 型可 以广 泛适 用 于混 凝土结 构 迄
由最初 的各 项 同性 所决定 ， 过将受 压损伤和受拉 损 伤的初 始值设 为零来 实现 。 通 １ ． 拉伸硬化 和压缩 硬化 ２
受拉和受 压 的损伤状 态是 以两组独 立 的硬化常 数 和 为 特征 ，其 中分 别 涉及 到受拉 和受 压 的等效 塑性应 变 ， 拉伸 硬化 和压缩 硬化 可以进一步写 成 以下表达式
分析 。一些 有 限元 软件 如 Ａ Ｓ Ｓ Ａ Ａ Ｕ Ｎ Ｙ 、 Ｂ Ｑ Ｓ和 Ａ Ｉ Ａ等 都有 各 自的混凝 土材 料本构 模 型 ， 其用 于分析 各 ＤＮ 但
种受 力情况 下钢筋 混凝 土结构 的力学性 能有待进 一步探 讨 。Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ中 的损 伤塑性模 型是 众多 混凝土材 料
Ｓｐ ００ ｅ ．２ １
混凝 土损伤塑性模型 的参数分析
彭 小婕 ， 于安 林 ， 方 有珍
（ 州 科技 学 院 ， 木 ２ 程 学 院 ， 苏 苏 州 ２ ５ １ ） 苏 土 ］ ２ 江 １ ０ １
摘 要 ：阐述 了 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ中混 凝 土 损 伤塑 性 模型 材 料参 数 的设 定方 法 和取 值 要 求 ， 析 Hale Waihona Puke Baidu 论 了 膨胀 角 、 性 系 数 等 分 粘
程 可写成 以下表达 式ｆ ｌ ６ （一 ） ｏ （一 ） ： 一 ） ｒ １ｄ Ｄ￣ ８ ＝ （ ＝ ｔ ： （） １
其 中，＂ Ｉ 为应力 张量 ； Ｔ ｄ为损 伤 因子 ， 无量 纲化 的刚度 退化 变量 ； 应变 张量 ； 为初 始 （ 受损 伤 ） ｓ为 Ｄ 未 的 材料 弹性 刚度 ； ｆ（－ ） （ 为受损 伤之后 的弹性 刚度 。在 混凝 土损 伤塑性 模型 中 ， ＿ １ ｄ Ｄ￣ 刚度退 化 的前 提条件 是
第 ２ ３卷
２１ ０ ０年 ９ 月
第 ３期
苏 州科 技学 院 学报 （ 程 技 术 版 ） 工
Ｖ １２ ｏ． ３
Ｎ ． ｏ３
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｕ ｈ ｕＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ） ｏ ｒａ ｆＳ ｚ ｏ ｉｅｓ ｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ（ ｇｎ ｅｉ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ ｎ
性能 本构模 型 中的一 种 ， 采用损 伤 因子这一 标量参 数来考 虑材 料 的失 效特性 ， 其 可适用 于材 料 的拉压 。
本文将 探讨损 伤 塑性模 型 的基本特 点 ， 讨论 一些 重要 的设 置参 数 的定 义 和计 算 方法 。通 过对 钢 筋混凝
土单层单 跨框架进 行 有限元 分析 ， 比与试验数 据之 间的差 异 ， 分析各参 数设 置对计算 结果 的影 响。 对 并
１ 混凝 土损 伤 塑 性模 型
用分 析软 件 ＡＢ Ｑ Ｓ中 的混凝 土损伤 塑性模 型 来定 义 混凝 土 的非弹 性行 为【 这 是一个 连续 的基 于塑 ＡＵ １ 】 ， 性 混凝土损 伤模型 ， 两个 主要 的假设破坏机 理是混凝 土材料 的拉裂和 压碎 ， 服面 的发 展是 由两 个硬 化常数 屈 来 控制 ， 模型可 用 于单 向加 载 、 该 循环 加载及低 侧压 下 的动态 加载 等情况 ， 在循 环反 向加 载 时可 对材 料 的刚