在钢筋混凝土结构的数值分析中,混凝土的本构模型对钢筋混凝土结构的非线性有限元分析起到关键的作用。由于混凝土材料的复杂性,目前还没有一种理论可以完全描述混凝土材料的本构关系。 现有的本构关系如非线性弹性本构关系,弹塑性本构关系等,已经比较成熟,有很多种不同的公式。在混凝土材料的非线性有限元分析中得到了广泛的应用。但这些模型都没有考虑混凝土率效应的影响,即混凝土变形与时间的相关性。实际这种效应是存在的,并且对混凝土的变形有很大影响。 本文总结了现有的混凝土本构模型,加以比较分析了各自的优缺点,最终将考虑率效应影响的粘弹塑性统一本构理论应用于混凝土材料中。同时针对混凝土材料的特点进行了参数的选取和计算模型的简化。对钢筋混凝土结构进行非线性有限元分析。将模型模拟的结果与实验值进行比较,初步证明了粘弹塑性统一本构理论在混凝土材料中的可用性。 本文运用VC++进行了程序编制。在本文的程序中,对混凝土有限元分析的整个过程进行了分析。将粘弹塑性统一本构理论引入程序中,同时采用了已经比较成熟的破坏准则和裂缝模型。本文的程序模块划分比较清晰,便于进一步扩展和修改。前处理模块主要进行网格的自动化分,避免了许多复杂的工作。计算模块模拟了混凝土结构从变形到最终开裂的整个过程,并且可选择不同的本构模型和开裂准则,针对裂缝的不确定性,本文引入了随机有限元模型,用蒙特卡罗法来模拟裂缝分布的随机性。在后处理模块中,实现了计算结果的图形化输出,包括钢筋应力,单元节点位移和裂缝分布。针对材料性能的随机性和裂缝分布的随机性,引入了随机性模型,采用蒙特卡罗法来模拟其随机性。 最后通过算例对程序进行了验证,初步证实了建立的粘弹塑性统一本构计算模型在模拟钢筋混凝土应力应变关系方面的适用性。