基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型及其在结构非线性分析中的应用

来源 :同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aptx4866
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在详细研究了国内外混凝土本构建模工作基础上,基于不可逆热动力学和内变量理论,利用连续损伤力学和有效应力空间塑性力学,本文建立了完整意义上的混凝土弹塑性损伤本构模型,并将其应用于结构的静力和动力损伤非线性分析.其主要内容分为以下几个部分:1.考虑到建模需要,第二章中简要介绍了连续损伤力学的理论基础和本构模型应满足的基本力学原理.然后,从不可逆热动力学基本原理出发,推导了单标量弹塑性损伤模型的基本公式,给出了建立损伤本构模型应遵循的基本步骤.2.在第三章中,采用受拉损伤变量和受剪损伤变量并基于有效应力张量分解,定义了材料的弹性自由能,得到了含内变量的混凝土弹塑性损伤本构关系.然后,基于有效应力空间塑性力学,推导了材料的弹塑性自由能和损伤能释放率的显式表达式,得到了损伤准则以及损伤变量和塑性变形的演化法则,建立了混凝土的理论弹塑性损伤本构模型.在此基础上,考虑到工程实用性的需要,对其进行简化,给出了塑性变形的经验表达式,建立了混凝土的经验弹塑性损伤本构模型.需要指出的是,弹塑性损伤本构模型中的参数均可以根据素混凝土标准材料试验加以标定.最后,考虑到非线性数值分析时采用增量迭代法的需要,推导给出了弹塑性损伤本构模型的率本构方程和相应的材料切线刚度张量.3.在第四章中,针对理论弹塑性损伤本构模型,首先将塑性变形和损伤演化解耦,建立了弹性预测-塑性修正-损伤修正的operator-split数值方法,并发展了一类主应力空间的谱分解回映算法(spectral decomposition-based return-mapping algorithm),大大提高了有效应力和塑性变形的计算效率.4.基于上述模型及其数值实现算法,在第五章中编制了混凝土结构的弹塑性损伤非线性分析程序,并对素混凝土材料和结构试验进行了数值模拟,验证了本模型的有效性.5.在第六章中,考虑钢筋和混凝土之间的相互作用对上述素混凝土弹塑性损伤本构模型参数进行标定,并将其应用于钢筋混凝土结构的静力损伤非线性分析,对包括板、梁和剪力墙在内的钢筋混凝土结构进行了数值模拟.6.考虑到土木工程结构在地震等动力作用下的非线性特性,第七章中将线性动力分析中的Rayleigh刚度阻尼进行粘弹性损伤推广,给出了弹塑性损伤动力非线性分析模型.7.由于本文为一项基础性的研究,还需要今后大量的研究努力.第八章中简要总结了已有工作,得出若干结论,并对将来工作作出若干展望.
其他文献
随着我国高速公路建设的蓬勃发展,桥梁建设进入了前所未有的高潮时期。高墩大跨梁桥以其独特的优势被广泛应用,近年来得到了较快的发展。那么对其进行稳定分析以及如何结合梁桥
铁塔结构是架空高压输电线路的重要支撑部分。随着电压等级持续提高,铁塔高度不断增加;随着输电容量的增加以及冰雹台风等自然灾害的侵袭,输电塔承载能力的要求也在不断提高,这给
目前国内外对基于可靠性的结构优化设计研究,已取得了一定的成果,但主要是对简单构件、大型复杂结构或重要结构进行的优化设计,对普通建筑结构进行的研究较少。论文以结构优化设
学位
历史震害资料表明,大部分强震过后会伴随着多次强度较大的余震发生,一般情况下,主震与余震之间的时间间隔比较短,在遭受余震作用之前,结构的修缮工作往往并未完全开展。这时,
斜拉桥是由索、塔、梁三种基本构件组合而成由缆索承重的组合体系。其中斜拉索是结构主要承重和传力构件,其预张力的大小对整个结构的刚度、内力和变形都有直接影响。因而,如何
桩-土界面问题是桩基承载力的关键,桩-土界面特性影响着桩基础的安全性和长期稳定性。多年冻土地基进行桩基工程施工时,各种施工方法均会对天然冻土地基产生不同程度的扰动,
在工程实践和科学研究工作中,人们通常采用建立经验公式的方法来获知某些变量的变化规律和变量之间的相互关系。经验公式的置信度和工程适用性则取决于样本量的大小和公式的建
现浇钢筋混凝土空心楼盖是一种新型的楼盖结构体系,它能适应现在大柱网、大开间、大空间多高层建筑的需要,能为业主们提供灵活的应用空间,同时经济技术指标比其他类型的楼盖
近年来,随着西部大开发战略的不断推进,西北地区的基础设施建设得到了迅速发展。西北地区在地貌上多丘陵、山地、少平原。土地资源异常珍贵,基础设施建设一般占地面积又很大,征地