混凝土各种试验方法 原理及数据采集

一，混凝土本构关系边界面模型

1，混凝土边界面模型

边界面模型最早被用来模拟金属和土在循环荷载作用下的性能。后来Fardis, M. N.等人把这一模型用来模拟混凝土的性能，但只能模拟混凝土在单调多向及循环单向加载下的性能。之后，Chen, E. S.等人提出一种比较有效的混凝土边界面模型，它能够模拟混凝土在多向循环受压情况下的性能。在此基础上，Pagnon, T等人又对边界面模型进行了修改。哈尔滨建筑大学屠永清成功地运用边界面模型分析了钢管混凝土构件的弯矩一曲率滞回曲线及荷载一位移滞回曲线。

边界面模型具有以下几个特点:

(1) 采用连续损伤的概念描述刚度退化现象和模拟非线性行为。

(2) 材料参数的确定取自大量的试验数据，能够较好地反映混凝土的一些物理现象。

(3)用混凝土的单轴抗压强度及相应峰值应变表达材料常数，在利用该模型进行计算时，用

到的应力和应变是分别除以混凝土的单轴抗压强度及相应峰值应变之后的结果，即该模型中的参数及最后结果都是无量纲的，因此该模型可用于描述各种强度的混凝土。(4) 同经典塑性理论相比，这种模型的加卸载原则借助于边界面和加载面共同加以确定。

2，边界面的概念

在应力空间中，由各种荷载作用下的极限强度所构成的曲面称之为破坏面，前人已经给出了多种描述破坏面的方程。边界面模型认为在荷载的作用下，混凝土由于内部微裂缝、裂纹以及各组成成分的相互挤压作用而经历一个不断损伤的过程。破坏面的大小随着材料损伤的增加而不断缩小。试验结果表明:对于一个给定的损伤水平，在单调或循环荷载的作用下，构件的破坏应力约相等，这说明在应力空间中存在着一个无形的与损伤水平相一致的包络面，所有可能的应力点都包含在此包络面内，这一包络面被称之为边界面。

3，模型参数的确定

（1）材料参数：单轴抗压强度，初始弹性模量，应力峰值点处的应变等

（2）边界面方程

（3）模型参数：损伤参数（上升段部分，下降段部分）；

函数式的定义（对于偏量加载，对于偏量卸载）；

上升段部分参数（初始剪切模量，切线体积模量，塑性剪切模量，剪切压

缩—膨胀系数）；

下降段部分参数（剪切模量，切线体积模量，塑性剪切模量，膨胀系数）4，程序框图

原图：1

模型图点的选取：数据采集图：

采集的数据：27个点A(X)：

0.01112

0.04295

0.09601

0.09601

0.14377

0.20744

0.25520

0.30295

0.41969

0.53111

0.72744

0.87601

1.13070

1.44376

1.75152

1.97968

2.09111

2.22376

2.43070

2.72784

3.01967

3.37518

4.00661 4.33558 4.64334 4.85558

B(Y)：

0.01013 0.04923 0.12915 0.19650 0.26271 0.33920 0.41683 0.50360 0.60520 0.71023 0.78672 0.84608 0.91229 0.96138 0.98992 0.99677 0.96481 0.92714 0.88832 0.84951 0.80384 0.76274 0.72393 0.69196 0.66456 0.64401 0.62575

模型图点的选取：数据的采集图：

采集的数据：58个点A(X):

-2.45999

-2.26977

-2.07955

-1.88141

-1.77837

-1.67534

-1.52475

-1.42171

-1.28697

-1.12053

-0.95409

-0.67669

-0.54987

-0.39928

-0.27247

-0.18529

-0.08225

-0.08225

-0.05847

-0.08225

-0.04262

-0.05847

-0.05847 -0.04262 -0.01884 0.04456 0.00493 0.02078 0.06834 0.17138 0.21893 0.25856 0.34574 0.42500 0.55181 0.63900 0.80544

0.95603

1.14625 1.32062 1.55047

1.78824

2.04187 2.23208 2.35890 2.50949 2.63630

2.84237

3.03259 3.23074 3.46058

3.80139

4.09465 4.45924 4.64946 4.90308 4.94271

B(Y);

0.62167 0.64677 0.67904 0.71370 0.74597

0.81290 0.84517 0.87146 0.90254 0.94437 0.97305 0.99217 0.98978 0.97305 0.95393 0.91210 0.86190 0.77226 0.68501 0.59299 0.49618 0.41371 0.32766 0.26671 0.18663 0.11970 0.05157 0.02648 0.14121 0.21531 0.29539 0.38144 0.48064 0.57028 0.65035 0.70772 0.77465 0.82963 0.89297 0.92883 0.96707 0.98620 0.98620 0.95751 0.91927 0.89058 0.87146 0.83919