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《重庆大学》 2009年
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基于理想无损状态的混凝土弹塑性损伤本构模型研究及应用

于海祥  
【摘要】:以内变量理论和不可逆热力学理论为基础的损伤力学在发展混凝土类工程材料的本构模型方面提供了新的理论框架。基于应变等效假设和有效应力概念的损伤理论是将损伤力学推广到工程应用的重要途径,但该理论的核心问题是如何确定不受损伤发育影响的理想参考受力状态。现存的各种损伤模型所依赖的理想应力-应变关系都是主观假定的,因此通过实验方法寻找近似“不受初始裂纹开展影响”条件下的材料应力-应变特性是亟待解决的问题。本文致力于以损伤力学和弹塑性理论相结合的方法研究混凝土的本构模型,在通过实验得到的混凝土“无损伤发育”应力-应变曲线的基础上提出了一种拉、压分段曲线损伤模型,并将此理想曲线与混凝土塑性理论相结合提出了一种新型的混凝土弹塑性损伤本构模型,通过高效、稳定的数值方法实现了该本构模型在混凝土结构非线性分析中的应用。论文的主要工作和结论如下: ①通过对大量的混凝土塑性理论和损伤理论方面文献的研究和分析,指出了从应变等效假设的角度建立损伤模型必须首先确定材料的无损伤参考工作状态;论证了材料的无损伤参考工作状态对建立损伤本构关系的重要性。 ②通过对混凝土施加围压,使单轴受压混凝土的裂缝发展受到限制,从而研究混凝土在接近无裂纹发展状态(无损伤产生的理想状态)下的受压性能。实验着重考察了不同围压比对混凝土受压应力-应变关系的影响规律,以及围压对混凝土裂缝发展的限制作用,得出了一些与同类实验不同的结果,系统地分析了围压对混凝土受压性能的影响规律。 ③根据不同围压比下的三轴实验数据,提出了混凝土无损伤发展状态的受压应力-应变关系曲线,并通过实验首次研究了无损伤发展发展状态下的混凝土循环加卸载的应力-应变关系,通过多种途径证实了本文得到的理想应力-应变曲线可以作为一维无损伤受压状态的参考曲线,并为三维弹塑性损伤模型的建立提供了理论基础。 ④在对比理想曲线与实际实验曲线的基础上建立了符合热力学框架的一维拉、压损伤模型,并根据应力连续性条件确定了其中的控制参数。对混凝土单轴拉、压实验的数值模拟证明了本文所建立的一维分段曲线损伤模型的合理性和准确性。 ⑤建立了一种损伤和塑性相解耦的并满足热力学基本方程的弹塑性-损伤本构模型。模型的弹塑性部分建立在有效应力空间,并采用拉、压双重强化屈服函数,其单调强化关系采用本文得到的理想状态受压应力-应变曲线;损伤部分采用一维状态下的损伤演化方程,将有效应力张量及强化参数进行正负分解并引入拉、压两个损伤参数以充分体现两种受力机制的组合影响。 ⑥推导了基于弹性试算-塑性修正-损伤修正过程的应力更新本构积分算法。证明了对于本文所采用的塑性模型,弹性试算步不仅能判断弹塑性状态而且能给出更新后有效应力张量的主方向及主应力的方位角,因此应力更新过程只需计算两个应力不变量,大大减少了计算工作量,提高了算法效率。根据本文模型理论得到了算法一致性切线刚度矩阵并编制了高效计算机程序,对各种荷载工况下的混凝土材料和构件进行了数值模拟,结果表明,本文本构模型能够较好地进行混凝土结构非线性分析。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU528

【引证文献】
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1 陈潇洋;于海祥;王学远;武建华;;基于0.2定围压比状态下的约束混凝土性能研究[J];实验力学;2012年02期
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1 于海祥;武建华;唐明;;混凝土分段曲线受压损伤模型[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 顾章川;圆钢管混凝土粘结界面损伤性能的试验研究[D];华东交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何明,符晓陵,徐道远;混凝土的损伤模型[J];福州大学学报(自然科学版);1994年04期
2 董毓利,谢和平,李世平;砼受压损伤力学本构模型的研究[J];工程力学;1996年01期
3 郑颖人;高红;;材料强度理论的讨论[J];广西大学学报(自然科学版);2008年04期
4 钱济成;周建方;;混凝土的两种损伤模型及其应用[J];河海大学学报;1989年03期
5 金玉,王向东,徐道远,李同春;基于无损弹塑性模型的混凝土损伤定量分析[J];河海大学学报(自然科学版);2003年06期
6 于海祥,武建华,张国彬;一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型[J];重庆建筑大学学报;2004年05期
7 于海祥;武建华;李强;;混凝土损伤本构模型研究评述[J];重庆建筑大学学报;2007年02期
8 过镇海,张秀琴,张达成,王如琦;混凝土应力-应变全曲线的试验研究[J];建筑结构学报;1982年01期
9 范镜泓;内蕴时间塑性理论及其新进展[J];力学进展;1985年03期
10 范镜泓;内蕴时间塑性理论及其新进展(续)[J];力学进展;1985年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙南屏;砼的一种假塑性变形[J];四川建筑科学研究;1999年01期
2 金国芳,李思明,陆浩亮,陈冠尧;梁腹开洞后受力分析的荷载试验及有限元计算分析[J];四川建筑科学研究;2001年02期
3 赵勇,李伟兴,黄鼎业;后张预应力混凝土结构的次轴力[J];四川建筑科学研究;2003年01期
4 何林,肖承波,吴体;某工程加层部分的安全性鉴定[J];四川建筑科学研究;2003年02期
5 刘广均,张钢;砌体结构设计中应注意的几个问题[J];四川建筑科学研究;2003年02期
6 徐晓阳,马宏伟,张兴虎;平面十字形节点试验的总结[J];四川建筑科学研究;2003年03期
7 浦沪军;民用建筑可靠性鉴定中双向板承载能力安全性等级的评定[J];四川建筑科学研究;2003年04期
8 周定松,王莺歌;后张预应力混凝土框架梁设计方法的研究[J];四川建筑科学研究;2003年04期
9 米健,王晓波,崔苗,刘国银,陈哲;深圳会议展览中心预应力设计[J];四川建筑科学研究;2003年04期
10 范颖芳,周晶;人工神经网络在受腐蚀钢筋混凝土结构工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尹洪冰;罗兴隆;谭金涛;张林在;;美国混凝土规范墙体预埋件的计算分析及与中国混凝土规范的对比[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
2 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 胡少伟;陆俊;范向前;;混凝土断裂试验中的声发射特性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 郑愚;钟永刚;;对GFRP筋混凝土桥梁面板内压缩薄膜效应的研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
5 崔士起;姜丽萍;刘文海;;混凝土表面嵌固板条的黏结强度试验研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
6 范海丰;刘玉擎;贺君;;GFRP-混凝土组合桥面板抗弯性能研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
7 汪海东;曾志兴;;基于混凝土力学的CFRP加固RC梁受弯承载力计算与分析[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
8 郝润霞;武志超;;碳纤维技术在包钢选矿厂再磨车间厂房加固中的应用[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
9 郭晓燕;王秀珍;;碳纤维加固技术在纺织及发电厂等潮湿环境中的应用[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
10 周建康;缪建杨;;无粘结预应力技术在天津滨海文化商务中心工程中的应用[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
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1 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
2 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
5 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
6 朱昌宏;带约束拉杆方形和矩形截面钢管混凝土短柱承载力与延性[D];华南理工大学;2010年
7 左志亮;带约束拉杆异形截面钢管混凝土短柱的受压力学性能研究[D];华南理工大学;2010年
8 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
9 劳晓春;RC矩形截面剪力墙构件的抗震性能及其性能指标限值研究[D];华南理工大学;2010年
10 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
4 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
5 杨凤莲;配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究[D];山东科技大学;2010年
6 袁英保;基于分层沉降试验的复合地基变形问题研究[D];郑州大学;2010年
7 田利辉;聚氨酯小框体外墙外保温体系研究[D];郑州大学;2010年
8 黄晓战;纤维矿渣微粉混凝土高温损伤机理与力学性能研究[D];郑州大学;2010年
9 赵发军;在役混凝土梁桥结构加固模型试验研究[D];郑州大学;2010年
10 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于海祥;武建华;李强;;一维损伤变量的合理定义方法[J];重庆大学学报;2008年11期
2 康希良;程耀芳;张丽;赵鸿铁;;钢管混凝土粘结-滑移本构关系理论分析[J];工程力学;2009年10期
3 于海祥;武建华;;基于无损受力状态的混凝土弹塑性损伤本构模型[J];工程力学;2009年10期
4 康希良;程耀芳;涂昀;薛建阳;;钢管混凝土粘结-滑移性能试验研究及数值分析[J];工程力学;2010年09期
5 刘永健;刘君平;池建军;;钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验[J];广西大学学报(自然科学版);2010年01期
6 刘永健;池建军;;钢管混凝土界面抗剪粘结强度的推出试验[J];工业建筑;2006年04期
7 杨有福;韩林海;;矩形钢管自密实混凝土的钢管-混凝土界面粘结性能研究[J];工业建筑;2006年11期
8 彭修宁;金良志;薛建阳;韦斌凝;;疲劳荷载下锈损钢筋混凝土粘结性能退化试验研究[J];工业建筑;2010年02期
9 吴美艳,余天庆;剪力环对钢管混凝土粘结强度影响的试验[J];湖北工学院学报;2004年01期
10 姜绍飞,韩林海,乔景川;钢管混凝土中钢与混凝土粘结问题初探[J];哈尔滨建筑大学学报;2000年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 涂光亚;脱空对钢管混凝土拱桥受力性能影响研究[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 袁方;钢管混凝土界面粘结性能的试验研究[D];华东交通大学;2011年
2 邓爱民;混凝土损伤行为特性研究[D];河海大学;2001年
3 徐俊祥;混凝土结构的损伤力学分析[D];河海大学;2004年
4 池建军;钢管混凝土界面抗剪粘结性能的试验研究与有限元分析[D];长沙理工大学;2004年
5 滑程耀;方钢管混凝土界面粘结性能的试验研究与理论分析[D];西安建筑科技大学;2007年
6 唐明;混凝土受压损伤本构模型试验研究及应用[D];重庆大学;2010年
7 张丽;钢管混凝土粘结—滑移性能试验研究及性能分析[D];兰州交通大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江近仁,孙景江;砖结构的地震破坏模型[J];地震工程与工程振动;1987年01期
2 欧进萍,牛荻涛,王光远;多层非线性抗震钢结构的模糊动力可靠性分析与设计[J];地震工程与工程振动;1990年04期
3 牛荻涛,任利杰;改进的钢筋混凝土结构双参数地震破坏模型[J];地震工程与工程振动;1996年04期
4 徐道远,符晓陵,朱为玄,王向东;坝体混凝土损伤-断裂模型[J];大连理工大学学报;1997年S1期
5 李杰;混凝土随机损伤本构关系研究新进展[J];东南大学学报(自然科学版);2002年05期
6 何明,符晓陵,徐道远;混凝土的损伤模型[J];福州大学学报(自然科学版);1994年04期
7 刘大斌;韩文坝;蔡冰清;韩晓东;;强度理论与实验现象[J];中国工程科学;2007年12期
8 钱济成;周建方;;混凝土的两种损伤模型及其应用[J];河海大学学报;1989年03期
9 于海祥,武建华,张国彬;一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型[J];重庆建筑大学学报;2004年05期
10 刘柏权,徐云中,白绍良;钢筋混凝土柱在等幅对称位移循环加载下的低周疲劳性能[J];重庆建筑大学学报;1996年02期
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1 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;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 邓爱民;混凝土损伤行为特性研究[D];河海大学;2001年
2 向在兴;仅按重力荷载设计的钢筋混凝土框架柱的抗震能力及加固方法试验研究[D];重庆大学;2002年
【相似文献】
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1 李杰,吴建营;混凝土弹塑性损伤本构模型研究 Ⅰ:基本公式[J];土木工程学报;2005年09期
2 于海祥;武建华;;基于无损受力状态的混凝土弹塑性损伤本构模型[J];工程力学;2009年10期
3 吴建营;;张量和张量率的投影算子[J];计算力学学报;2007年04期
4 关虓;冯仲奇;;基于ABAQUS的混凝土材料非线性本构模型的研究[J];安徽建筑;2010年01期
5 吴建营;李杰;;考虑应变率效应的混凝土动力弹塑性损伤本构模型[J];同济大学学报(自然科学版);2006年11期
6 孟益平;;冲击载荷作用下混凝土的率型本构关系[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2007年04期
7 李杰;任晓丹;;混凝土静力与动力损伤本构模型研究进展述评[J];力学进展;2010年03期
8 王红囡;刘华波;宋爽;;预应力混凝土结构非线性分析中ANSYS的应用[J];四川建筑科学研究;2006年01期
9 齐振伟;蔡清裕;杨涛;;应变率相关的混凝土连续损伤本构模型[J];弹道学报;2007年04期
10 杨林德;刘齐建;;土-结构物接触面统计损伤本构模型[J];地下空间与工程学报;2006年01期
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1 蔡清裕;曾新吾;;混凝土率相关连续损伤本构模型[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年
2 童朝霞;张建民;张嘎;;考虑应力主轴循环旋转效应的砂土弹塑性本构模型[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
3 胡理列;赵成文;;钢框架结构的非线性分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
4 江见鲸;贺小岗;;混凝土本构关系的现状与展望[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1993年
5 赵人达;车惠民;;基于内时损伤概念的混凝土二维本构方程[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
6 李庆斌;王光纶;张楚汉;;考虑围压影响的岩体损伤本构模型[A];第二届全国青年岩石力学与工程学术研讨会论文集[C];1993年
7 王万鹏;胡永乐;林俊德;陈剑杰;;高应变率下混凝土准一维大变形压缩实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 夏旺民;郭增玉;;Q_1黄土的弹塑性损伤本构模型[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(上册)[C];2003年
9 杨建江;王蓉蓉;崔秋君;;冲击荷载下混凝土结构的有限元分析[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
10 张洪武;黄辉;周雷;;热耦合作用下非饱和土动力非线性有限元分析[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 韩庆珺 通讯员 刘海云;北京一种新型混凝土材料获奖[N];科技日报;2011年
2 陈兴义;论传统混凝土材料的未来发展趋势[N];建筑时报;2011年
3 ;混凝土材料要走可持续发展之路[N];中国建材报;2001年
4 ;混凝土材料与人居环境[N];中国建材报;2004年
5 顾耀臣 译;当今混凝土领域中的技术创新[N];中国建材报;2007年
6 通讯员 章华平;上海建工开发“绿色高性能混疑土”见成效[N];建筑时报;2010年
7 记者  陆天荣;用橡胶铺建高速公路[N];苏州日报;2006年
8 龚伟;新型减振混凝土通过鉴定[N];建筑时报;2007年
9 通讯员 盖爽;北京建工院超高性能结构混凝土材料工程化 应用基础研究经鉴定达到国际先进水平[N];中华建筑报;2010年
10 记者 尹乃潇 文婧;世博建筑的神奇“外衣”[N];经济参考报;2010年
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1 于海祥;基于理想无损状态的混凝土弹塑性损伤本构模型研究及应用[D];重庆大学;2009年
2 冷飞;基于热力学原理的混凝土本构模型及其在大坝地震分析中的应用[D];大连理工大学;2008年
3 秦理曼;基于能量耗散的土的本构关系研究[D];大连理工大学;2006年
4 王登科;含瓦斯煤岩本构模型与失稳规律研究[D];重庆大学;2009年
5 计三有;散体变形理论及挖掘过程动态仿真的研究[D];武汉理工大学;2002年
6 李海波;岩土力学连续介质本构模型研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
7 孙志刚;复合材料高精度宏-细观统一本构模型及其应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
8 袁纳新;中密度纤维板粘弹性研究[D];华南农业大学;2004年
9 金旭;非饱和原状土土—水特征曲线及本构模型的研究[D];北京交通大学;2010年
10 周家勇;热辅助微型件冲切中的若干力学问题及数值模拟研究[D];重庆大学;2009年
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1 曾凡林;钢筋混凝土构件受力全过程非线性计算理论研究[D];华中科技大学;2007年
2 张作鹏;异形柱框架结构本构关系建模与非线性全过程分析[D];湖南大学;2005年
3 李志敏;基于能量耗散理论的冻土弹塑性损伤本构模型研究[D];安徽理工大学;2009年
4 张家源;PC波形钢腹板箱梁剪力连接件的试验与研究[D];西南交通大学;2009年
5 夏旺民;黄土的软化本构模型[D];西安理工大学;2002年
6 唐明;混凝土受压损伤本构模型试验研究及应用[D];重庆大学;2010年
7 姚惠惠;基于ANSYS的水电站钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分析及优化校核设计[D];太原理工大学;2008年
8 郑楠;环境侵蚀下水泥砂浆力学性能的试验研究[D];沈阳工业大学;2008年
9 张海龙;钢筋混凝土结构极限承载力分析的非线性有限元法[D];长安大学;2005年
10 郭绪元;龙滩碾压混凝土重力坝弹塑性应力和承载能力分析研究[D];天津大学;2004年
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