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混凝土在循环荷载作用下的次加载面模型

伍大鹏  
【摘要】:本文基于次加载面理论,提出了一个由体积屈服面和剪切屈服面组成的双屈服面本构模型。该模型适应各种复杂应力路径下的加载方式,以等效塑性应变作为内变量,描述了混凝土在循环荷载作用下的应力应变行为。加载前,次加载面与正常屈服面在主应力空间中都为一个点;加载后,随着塑性应变的积累,正常屈服面以等向硬化的扩展形式逐渐扩大,而次加载面的扩展形式是以混合强化的形式进行的,当次加载面与正常屈服面重合后,它们一起以等向硬化到达破坏面。在应力应变曲线进入下降段后,只有剪切屈服面产生作用,因为在应变继续增大的过程中,应力是逐渐减小的,应力点达不到体积屈服面,体积屈服面不再产生作用。 模型意在模拟混凝土在复杂应力状态下循环加载的本构特性。应用Fortran语言编制计算程序,对循环加载比例dσz:dσx:dσy分别为1:0.1:0.1,1:0.15:0.15,1:0.2:0.2,以及固定侧压力P0取值分别为10MPa、20MPa、30MPa、40MPa七种加载方式进行了数值模拟。对试验和模型计算得到的应力应变曲线进行了比较:在峰值之前,模型与试验曲线存在一定的误差,但最大相对误差不超过20%;峰值之后,二者存在较大的误差,但是变化趋势与实验规律相符,此外,模型还能够模拟出混凝土出现的扩容现象。所以,模型能较好地模拟混凝土材料在循环荷载作用下的力学行为。


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