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损伤力学理论在混凝土结构中的应用技术进展
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  • 发布时间:2022-05-03
资料介绍

总结了最近几年国内外基于损伤力学理论的混凝土结构性能研究。详细概述了静力损伤本构关系、动 力损伤本构 关系、弹塑性损伤本构关 系、混凝土随机损伤本构 关系、徐 变损 伤模 型、冻 融作 用下 的损 伤模型和 腐蚀一化 学作用下的损伤模型。总结了该研究领域存在的一些问题,并对今后的研 究方向提出了建议。 关键词 损伤力学 静力损伤 动力损伤 弹塑性损伤 随机损伤 徐变损伤 冻融损伤 TechnicalProgressofDamageM echanicsTheory in ConcreteStructures LIU Lei,ZHANG Yunkun ,R0NG Hui。, (1 ChinaRailway18thBureau5thEngineeringLimitedCompany,Tianjin300450;2 InformationEngineeringInstituteof H andanCollege,Handan056005;3 SchoolofM aterialsScienceand Engineering,SoutheastUniversity, Nanjing211189;4 JiangshuKeyLaboratoryofCivilEngineeringMaterials,Nanjing211189) Abstract Thepropertiesofconcretestructurebasedondamagemechanicstheoryathomeandabroad inrecent yearsare summarized. The staticdamageconstitutive,dynamic damage constitutive,elastoplastic damage constitu— tive,stochasticdamageconstitutive,creepdamagemodel,damagemodelunderfreezing-thawingandcorrosion-chemi— ca1arereviewed.Selmeissuesaboutthefieldaresummarized.Furtherm ore,someadvicesareproposed. Keywords damage mechanics, static damage,dynamicdamage, elastoplastic damage, stochastic damage, creep model,freezing-thawingdamage 损伤力学是固体力学的一个分支 ,是断裂力学 的发展和 补充 ,是研究含损伤 的变形 固体在外在 因素作用下,损伤场 的演化规律及其对材料力学性能的影响 ,是通过损伤变量的 变化来描述材料或者结构从原生缺陷到形成宏 观裂纹直至 断裂 的全过程。损 伤力学这一 概念最早 由 Kaehanov[1于 1958年提出,随后 Rabotnov_2为之推广 ,奠定 了损伤力学的 基础。Dougill[3首次将损 伤理论应用于混凝土研究 中。混 凝土开裂过程即损伤发展过程是连续的,并在很小的应力或 应变下就 已经产生微裂缝 ,另外 ,在荷载作用以前 ,混凝土 内 部既存的微缺陷可以作为初始损伤来处理。基于此 ,各 国大 量学者纷纷应用损伤理论对混凝土结构 和性 能进行研究 。 到 目前为止,应用损伤理论对混凝土力学性能、裂缝扩展及 其演化规律和耐久性能进行了一系列研究 ,并取得了大量成 果。为促进损伤力学理论在混凝土结构 中的应用 ,本文综合 评述了国内外近几年来应用损伤理论对混凝土性能研究的 进展 ,并对其未来发展及应用前景进行了展望。 1 损伤力学理论在混凝土力学性能中的应用 研究材料力学性能的研究是通过本构关系来实现的。材料 的本构行为包括变形、损伤和断裂 3个方面。材料的变形引 起损伤的发展 ,损伤的演化导致断裂 ,而材料的变形性能又 与损伤演化相互耦合。对于混凝土材料 ,一次性地建立一个 能够适应一切加载条件和充分考虑各种 内、外部作用 的完善 的损伤本构模型显然是困难 的。因此人们在进行一定 的假 设和近似之后,遵循了从单 向受力损伤到多 向受力损伤、从 静力损伤到动力损伤、从完全弹性损伤到弹塑性损伤、从各 向同性损伤到各向异性损伤的研究思路 ,通过理论和实验相 结合的方法 ,逐步使理论与实际相符合 。 , 1.1 静力损伤本构关系 损伤模 型 包 括 Mazars损 伤模 型[4]、Sidoroff损 伤 模 型_5]、Loland损伤模 型_6]、Krajcinovic损伤模 型_7等。宋玉 普教授¨8针对 Mazars建立的内时理论模型基本方程引用的 参数多 、不便于实际应用等缺点 ,将 内时理论 与损伤力学结 合起来 ,考虑混凝土在拉压不同应力状态下微裂纹发展状态 不同,建立了内时损伤本构模型。逯静洲_g用抗拉 、抗压强 度的劣化定义损伤变量 ,并通过实验研究了单调加载历史 、 循环加载历史 、不 同围压条件下的损伤、产生、发展的一些规 律 ,并拟合曲线得 到损伤演化方程。研究表明,混凝土在受 到外界作用之前,由内部的微缺陷导致的初始损伤是各 向同 性的,而且从宏观平均的角度来看混凝土的力学性质也是各 向同性的。但是随着受到外部荷载和环境的作用后,变形的 累计和局部的应力集 中引起损伤的演化 ,这种损伤是各向异 性的,损伤的主方 向与应力 的主方向一致 ,并且损伤导致 了

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