混凝土静动态单轴抗拉本构关系试验研究
陈敏 ，孙宇辰 ，朱乔
(1 河海大学力学与材料学院，南京210098；2 河海大学港口海岸与近海工程学院，南京210098)
摘要 轴向拉伸试验是确定混凝土拉伸力学性能最直接的方法。利用MTS试验机和自行研制的夹具，在试
件与试验机之间设置球铰组件以消除拉伸过程中附加弯矩的影响，并采取适当措施降低拉伸试验中偏心的影响，完
成了应变率由10 ～lO S_1 4个数量级范围内的混凝土静动态轴向拉伸试验。试验结果发现不同应变率下，混凝
土轴向拉伸全过程曲线有着很好的相似性，峰值应力和弹性模量随着应变率的增加而增加，但极限拉伸应变基本不
变。在纤维束模型的基础上，建立了考虑应变率效应影响的统计本构方程，其计算结果与试验值吻合较好。
关键词 混凝土轴向拉伸应力一应变全曲线应变率模型
中图分类号：TU528．01 文献标识码：A DOI：10．11896／j．issn．1005—023X．2016．08．027
An Investigation on Intrinsic Stress—Strain Relationship of Concrete Subj ected to
Static and Dynamic Uniaxial Tension
CHEN Min ，SUN Yuchen。，ZHU Qiao
(1 College of Mechanics and Materials，Hohai University，Nanjing 210098；2 College of Harbour，
Coastal and Offshore Engineering，Hohai University，Nanjing 210098)
Abstract Axial tensile test iS the most direct way tO determine the tensile mechanical properties of concrete．
This paper used MTS testing machine and developed fixture．Setting ball hinge components between specimens and
testing machine to eliminate the influence of the additional bending moment in the process of drawing，and taking ap—
propriate measures tO reduce the effect of eccentricity in the tensile test．This paper completed the static and dynamic
axial tensile test of concrete within the scope of strain rate from the 10 0 S一 to 10一。S一 ．Under different stain rate。
concrete axia1 tensile process curve has a good similarity．Peak stress and the elastic modulus increases with the in—
crease of strain rate，hut the ultimate tensile strain basically remains unchanged．On the basis of the fiber bundle model，
this paper established a statistical constitutive equation by considering the strain rate effect，the calculation result
has good agreement with the test results．
Key words concrete，axial tension，stress—strain curve，strain rate，model
0 引言
目前，建筑结构在地震作用下的损伤评估主要从材料、
构件和整体结构3个层次来分析_1]。极端地震条件下重大
工程钢筋混凝土结构倒塌数值模拟分析离不开准确的混凝
土材料动态本构模型_2]，倒塌破坏阶段分析材料动态本构模
型应包含软化段。虽然混凝土轴压力学性能方面的研究成
果很丰富、很深入，也有包含软化段的全曲线动态本构模
型¨3]，但对于混凝土动态轴拉应力一应变全曲线[4 ]，试验技术
难度极大且不成熟，试验成果很少且缺乏可比性，动态荷载
作用下混凝土动态轴拉全过程试验成果更为罕见。其动态
软化段规律一般根据静载试验软化规律按相似性确定，相对
滞后很多。
混凝土材料本构关系的研究是结构理论与工程设计的
基础，研究者所采用的本构关系的精度极大程度上决定着计
算结构是否能够正确反映结构行为的实际状况_6]。自从认
识到混凝土材料的损伤是材料破坏的原因后，以损伤本构模
型为基础的数值方法也开始应用于结构的应力及损伤计算。
基于宏观唯象的统计损伤理论由于忽略损伤的微观机理，具
有参数少、应用方便等优点，并且能够反映材料最终破坏，相
对于弹塑性理论更能反映材料特性『7]。Tang[胡首先提出了
考虑软化段的准脆性材料统计损伤本构模型，该模型的显著
特征为其引入了细观单元强度这一重要参数。Cao_g]认为细
观单元强度参数的分布满足Drucker—Prager(I)IP)准则，然
而，他所提出的模型会导致大的损伤

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