混凝土损伤本构模型研究的现状与意义

程最基本 、 最关键 的研究 ， 要使结构 的精细化设计成 为可能 ， 就 应该 认识混凝土的本构本质 ， 对其有一个完整的认识 。
关键词 ： 混凝土本构理论 ， 发展 ， 研 究 中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ２ ． ３ 文献标识 码 ： Ａ
０ 引言
向不 同性 ， 由于存在 裂缝 的刚度 衰减 ， 所 以只有 当应 力变 成相 反
第４ Ｏ卷 第 ４期
２ ０ １ ４年 ２ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ４
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ４
・４３ ・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ － ０ Leabharlann Baidu ４ ３ ・ ０ ２
１ 混 凝 土本构 理 论 的发展概 况
状的微缺 陷所组成 的。Ｈｅ ｌ ｍ ｈ ｏ ｈ ｚ 从损伤面和 自由能 的定 义 出发 ， 混凝 土的本 构关系研究大致是 １ ９ ４ ３年所 进行 的混凝 土受压 并 同时考虑 了损伤演化 速度方向和损伤 面的垂直性 ， 从 而导 出了 试验研究 ， 此试验是利用 刚性机 得到 了混 凝土 的强度特 性 。内蕴 混凝土材料 的本构关 系的损伤演化方程。 时 间理论是 综合了 Ｂ ｌ ｏ ｔ 的线性粘 弹性理 论和 Ｏ ｎ ｓ ａ ｇ ｅ不可 逆热力 １ ９ ５ ０年前后 由于连续介质 和不可逆热力 学的发展 ， 才促 进了 学理论 而建立 的 ， 而Ｏ ｎ ｓ ａ ｇ ｅ原理 在有效 范 围的附 近才能适 用 ， 混凝土材料本构理论 的研究 ， 进而展现 了混凝土 材料 的经典非 经 针对弹塑性 变形 的有限性 来说 ， 内蕴时 间理 论的适用 性不是 太完 典的塑性模型 、 弹性模型和损伤本构模 型 。而损 伤模 型经历 了从
美， 比如对试验结果的分析方向； 拟定响应的核函数； 确定内蕴时 混凝土受拉标量 损伤模 型 ， 到考 虑 了拉 力 的标量损 伤模 型 ， 再 到
间； 考虑变形和温度较大 的方 向 ； 数值计算 的有效性 。 脆性材料损伤模 型 ， 虽然 每一次 都有很 大 的进步 ， 但其 与 实 际受 Ｍａ ｌ ｖ ｅ ｍ（ １ ９ ５ １ ） 在第一次研 究应 变率较 大材 料 的粘 塑性 时 引 力情况 还 存 在 一 定 的差 距 。Ｔ ａ ｎ ｇ Ｔ ｉ ａ ｎ ｘ ｉ （ １ ９ ９ ０ ） 提 出 在 Ｗｉ ｌ ｌ ａ ｍ－ ｒ ｎ ｋ ｅ模型的屈服锥 的开 口端装配一个椭球形硬化 帽 ， 将应 力模 入 了应力 的概念。Ｄ ｒ ｕ ｃ ｋ ｅ ｒ （ １ ９ ５ １ ） 对泥土 （ Ｓ ｏ ｉ ｌ ） 进行 了塑性 分析 ， Ｗａ 型应用于屈服 面上 ， 进而提出 了认为适 合于混凝 土材料 的弹塑性 提 出了两参数模 型。Ｐ ｅ ｒ ｚ ｙ ｎ ａ （ １ ９ ６ ６ ） 在研 究 三维应 力状 态 的应变
刚度才有可 能有所恢 复 。将应 力 混凝土本构 理论 是混凝土材料破坏 力学理 论 的基 础 ， 虽然混 方 向时才有可 能使微裂 缝闭合 ， 和应变引入无损伤 材料 的弹性表达式 中 ， 就可 以得到受 损材料 的 凝土材料早 已经被应用于实际工程 中 ， 但 是对于混凝 土损 伤破坏 弹性余能 ， Ｓ ｉ ｄ ｏ ｒ ｏ ｆ模型有 它可 以依 据 的理 论基 础 ， 只是用 峰值 应 过程 中混凝 土 内部 的受力 情况 不是 十分 清楚 。混 凝 土材料 内部 变代替损伤应 变是 与实际情况不符的 。 存在大量 的微裂 纹 、 微孑 Ｌ 洞 以及各 组分之 间的界 面等微 缺陷 。当 各个方 向受力相 同的损 伤本 构模 型是 Ｍａ ｚ ａ ｒ ｓ 提 出的 ， 利用 单 混凝土受荷 载作 用后 ， 这 些微 缺陷 的聚合 、 生 长直 至演变 成 宏观 轴试验 曲线拟合得 到其 演化 方程 ， 因此 该损伤模 型与单 轴试验 结 裂纹 的过程 实际上是混凝土材料 的劣 化过程 ， 在这个 过程 中 由于 果恰好吻合 。将该 单轴试 验 曲线得 到 的模 型应 用于 三轴 受力 的 微缺陷 的扩 展使 得混凝土材料的 刚度 、 强 度等力学指 标 随着变形 情况时 ， 发现有很大 的出入 。用该模 型去区分受 拉损 伤和受压 损 的发展 而劣 化 ， 而力学性能 的劣 化反过来 又影响混凝 土材 料 的变 伤是再合适不 过的 ， 但用该模型去 反映荷载变号 时 的刚度恢 复是 形行为 ， 因此两者 相互 耦合 、 相互 影 响。混凝 土 的本构模 型 中只 不合 时宜 的。Ｋ ｒ ａ ｊ ｃ ｉ ｎ ｏ ｖ ｉ ｃ认为用损伤力学去解决不 可逆能量 耗散 有考虑 了这种耦 合效应 才 能较为 真实 和合理 的描 述 混凝土 材料 的问题是合适 的。首先 ， 损伤力学从物理 意义上来 看是 比较适合 的变形特性 … 。 用来描述混凝 土材料 的 ； 其次 ， 定 义了损伤是 由许 多平面 的 、 钱 币
率较大材料 的粘 塑性 中采用了应力概念 的 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 屈服 准则。Ｌ ａ ｄ ｅ 模型 。 在动态实验 的基础 上 ， 姜锡权等人 为了描述 复杂 的高聚物 等 （ １ ９ ８ ２ ） 认 为混凝 土的 内部受 力特 点是 与泥 土和 岩石类 的材 料具
他们认 为应 力应变 曲 有很多 的相 同之处的 ， 所 以混凝 土的强度 就可 以用这 些材 料的模 材料 的动态本构而提 出的朱 王唐 本构模 型 ， 而不是 材料 的非 型来表示 ， 从而将 混 凝土 的模 型参 数定 为 三个 。Ｈｓ ｉ ｅ ｈ （ １ ９ ８ ２ ） 为 线 的非线性 主要是 由于材料 内部 的损伤所 致 的， 认 为非 线性 响应 的耗 散 的过 程是 不可 逆 了能更加具 体的描述受力的这些特征 ， 因此将模 型的参数 又增加 线性 弹性 行 为所 致 的； 的 ， 从 而提出了损伤型非线性弹性本构 关系 。为进 一步考 虑和研 了一个 。而 Ｗｉ ｌ ｌ ａ ｍ 和 Ｗａ ｍｋ ｅ （ １ ９ ８ ４ ） 在研究 的模 型中对 于参数 的
混 凝 土 损 伤 本 构 模 型 研 究 的 现 状 与 意 义
赵永 刚 王 晶 杨世 杰
，
（ 乌海职业技术学院建筑 工程 系， 内蒙古 乌海
０ １ ６ ０ ０ ０ ）
摘
要： 介绍 了混凝土本构理论 的发展概况 ， 并对 混凝土本构理论进 行 了简单 评述 ， 指 出混凝 土本构关 系的研 究是混 凝土结构 工