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基于隐式梯度模型混凝土损伤的数值模拟

张伟  
【摘要】: 本文较系统地总结了损伤力学的基本理论,介绍了几种较为成熟的混凝土损伤模型。在分析研究传统的局部应变损伤模型在数值模拟中存在的网格依赖性和病态局部化的基础上,引入了隐式增强梯度模型。该模型用非局部应变替代传统损伤模型中的局部应变,考虑了微结构的尺度,不仅克服了传统损伤模型的网格依赖性与病态局部化,而且破坏时的应力—变形曲线能较好地与混凝土的试验破坏曲线相吻合。 论文讨论了将含有混凝土损伤参数的基本控方程的离散化过程,得到了含损伤结构的有限元数值模拟方法。并以含缺口的受单向拉伸的板试件为例进行了数值模拟计算,得到了损伤场随载荷变化的规律。数值模拟结果表明隐式增强梯度模型能有效地克服传统局部损伤模型的网格依赖性与病态局部化。最后以三点弯曲梁为例进行了损伤场随荷载变化的数值模拟计算,并与断裂力学的对裂纹起始的计算结果进行了比较,说明了用隐式增强梯度模型进行混凝土结构损伤数值模拟的可行性。


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