三轴比例加载下混凝土峰值点损伤研究2500字

1、三轴比例加载下混凝土峰值点损伤研究2500字 摘要：根据Najar损伤理论建立的单轴受压条件下混凝土损伤模型推广应用到三轴受压状态，利用由Simpson积分方法建立的损伤模型，计算了混凝土在三轴比例加载作用下，竖向主应力峰值点的损伤；进一步利用此损伤通过模拟建立了峰值损伤函数方程，推演了峰值应力处损伤与峰值应变的关系；最后，对峰值损伤函数方程进行验证，计算了某一比例下的损伤，得到了较为理想的结果。因此，在一定加载比例范围内，可以利用混凝土峰值应变快速推演得到混凝土的损伤。 关键词：混凝土 三轴比例加载 损伤 荷载历史 一、基于能量损失的混凝土损伤模型简介1.损伤和损伤模型钢筋混凝土结构在各类工

2、程建造中的应用越来越广泛，作为主要承受竖向荷载而破坏的钢筋混凝土柱而言，其还承受由箍筋产生的围压力，即混凝土处于三轴受压应力状态，如图1所示。因此，当混凝土处于三轴应力状态时，研究其竖向应力作用下的损伤规律有着重要的现实意义。混凝土是一种抗压强度远大于抗拉强度的材料，其损伤具有典型的脆性损伤特征，混凝土材料内部裂纹的萌生、连接和扩展，及与弹性变形同时发生的空穴等缺陷在卸载时不能完全愈合，从而形成了宏观的永久变形。损伤理论比较适合于分析混凝土的开裂，因为混凝土在荷载作用下的很多变形特点比较符合损伤力学的条件。从细观的、物理学的观点来看，损伤是材料产生位错、滑移，微孔洞，微裂隙等缺陷及其发展的结果

3、；从宏观的、连续介质力学的观点来看，损伤又可认为是材料内部微细结构状态的一种不可逆、耗能的演变过程。从20世纪80年代开始，国内外学者展开了对混凝土材料损伤模型的研究。比较典型的损伤模型主要有：Loland提出的损伤模型，分段线性损伤模型、分段曲线损伤模型，Sidoroff提出的损伤模型等。其他的还有考虑混凝土疲劳破坏、随机性、徐变、温度等影响的损伤模型。由于以上这些模型都适用于不同的范围，局限性较强，且形式复杂、参数较多，较难应用于现实的工程之中，因此，本文考虑将经典Najar损伤理论6建立的混凝土单轴损伤模型推广到三轴状态，并据此分析混凝土应力峰值点的损伤特性。2.基于Najar理论的混凝

4、土损伤模型对于单轴受压混凝土损伤，从能量损失的角度进行分析。按照Najar的损伤理论7，以竖向应变为自变量，其损伤定义为与单轴受压类似，由三轴受力状态下混凝土的曲线可知，其破坏机理同样经历微裂缝相对稳定期、稳定裂缝发展期、不稳定裂缝发展期三个阶段。因此本文考虑将单轴受压损伤模型推广应用到三轴受压状态，在混凝土的竖向主应力竖向主应变本构关系曲线替换单轴受压本构关系曲线，用于计算混凝土的损伤，重点研究比例加载下混凝土应力峰值点的损伤特性及规律。 二、三轴比例加载下混凝土峰值点损伤研究为研究混凝土在三轴比例加载竖向应力峰值点的损伤特性规律，笔者进行了大量的试验及数据分析8。试验材料为标准养护条件下的

5、C20混凝土立方体试块（100mm100mm100mm），试验设备采用大连理工大学结构实验室真三轴加载装置，对试块进行三轴比例加载试验，并记录每个加载方向的荷载和位移数值。本节以比例加载模式为例，研究峰值应力处损伤与荷载历史的关系。首先，根据本文建立的损伤模型计算多种比例加载下峰值应力点处的损伤值；其次，根据求得的损伤值拟合得到峰值应力处损伤的函数方程；最后，利用该函数方程与本文损伤模型的计算的损伤值进行比较。根据损伤模型，求得应力-应变曲线中峰值应力 处的峰值应变 所对应的损伤值DP，不同加载比例下对应的峰值应变及损伤值DP如图2所示： 三、结论通过计算竖向主应力峰值点的损伤，模拟建立了峰值

6、点损伤函数方程，推演了峰值应力处损伤与峰值应变的关系；对峰值损伤函数方程进行验证，得到了较为理想的结果，结合函数曲线，具有如下结论：参考文献：1 蔡四维，蔡 敏. 混凝土的损伤断裂M. 北京：人民交通出版社，1999.94110.2 Loland K E. continuous damage model for load response estimation of concreteJ. Cement and Concrete Research,1980(10):392-492.3 余天庆. 混凝土的分段线型损伤模型J. 岩石、混凝土断裂与强度，1985(2):14-16.4 钱济成，周建方.

7、 混凝土分段曲线损伤模型及其应用J. 河海大学学报，1989(3):40-47.5 Supartono F,Sidoroff F. Anisorropic damage modeling for brittle elastic materials(A). Symposium of Franc-Poland, 1984.6 Krajcinovic D,Lemaitre J. Continuum damage mechanics theory and applicationsM. New York: Springer-Verilag,1987:233-294.7 王中强，余志武. 基于能量损失的混凝土损伤模型J.建筑材料学报，2004，7(4):365-369.8 逯静洲. 三轴受压混凝土损伤特性理论与试验研究D. 大连理工大学博士学位论文，2001.9 逯静洲，林 皋，王 哲，肖诗云