基于三轴受压混凝土的边界面模型

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1、北京交通大学硕士学位论文三轴受压混凝土的边界面模型姓名：孙彩红申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王哲20050301北京交通大学硕士学位论文中文摘要混凝土本构模型的研究近年来已取得了很大的进展，但混凝土复杂的非线性、非弹性等性质是很难模拟的，特别是当荷载包括循环荷载、反向加载等时，经典的弹塑性本构模型常显得无能为力，因为混凝土在卸载及反向加载过程中也可能伴有塑性虑变现象等。为了描述混凝土材料的性质，出现了多种形式的新的弹塑性本构模型，尤其是边界面模型以其能真实模拟的优越性越来越受到人们重视。本文基于边界面和损伤力

2、学的理论，在前人研究的基础上，采用了国内和国外两种边界面模型，成功地描述了混凝土在单调以及复杂荷载作用下的力学性能。从大连理工大学试验中发现混凝土在很小的压力下就有塑性变形；混凝土的应力状态达到峰值前甚至峰值后不一定会有扩容；循环荷载作用下的应变软化行为和刚度退化现象等。本文不考虑弹性区域，假设屈服面退缩为一个点，荷载在任何方向的变化都将引起塑性变形；另外边界面与损伤参数相关联，当损伤参数达到某一给定值，边界面开始缩小，这一转折值即为应力点达到边界面上的损伤值，即模拟混凝土的应变软化现象；而且该模型的确定仅需要输入很少的

3、材料参数，因此适合于实际工程结构的非线性有限元分析。本文简要地给出了实现本构模型的计算程序框图，并且将两种模型的计算值与试验结果进行了比较验证。试验结果与模型的计算值的比较说明，两模型都能较好的模拟混凝土的力学性质，但模型二能给出较理想的结果；突出了边界面模型在描述复杂荷载作用下混凝土变形特性的优越性。边界面模型能较为真实的描述循环荷载条件下混凝土的本构特性，基于边界面的基本思想，创建新的本构模型或将原有屈服面模型转化成边界面模都较容易，因此这是混凝土变形特征分析与土工计算极为有用的工具。关键词：混凝土；边界面；三轴受压

4、；单调；循环；塑性；扩容北京交通火学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTGreatprogresshasbeenmadeonresearchofconstitutivemodelforconcrete，butthecomplicatednonlinearandnonelasticnatureforconcreteisdifficulttosimulate，especiallywhencyclicloads，reverseloadsetc．areconsidered，classicalplasticityconstitut

5、ivemodeloftenseemspowerless，becausetheconcretemayproduceplasticstrainduringthecourseofunloadingandbackwardload．Inordertodescribematerialnatureofconcrete，variousformsofnewplasticityconstitutivemodelappear．Especiallytheboundingsurfacemodelisbeingpaidgreatattentiont

6、o，becauseofitssuperiorityonreliablesimulation．Aconstitutivemodelforconcreteintriaxialmonotonicandcycliccompressionsisdevelopedbasedonthecontinuumdamagemechanics．Theboundingsurfaceconceptisemployedintheformulationofthetheoreticalmodel．Theimportantfeaturesofconcret

7、ebehavior,namely,stiffnessdegradationandcontraction／dilatationphenomenon，arerenderedbythetwomodels．Compressivefailureisfeatheredwithdilationbeforepeakpointofstress，butnotallfailureisaccompaniedbydilation．Thetwomodelpredictionsarecomparedwi廿1experimentofdifferentp

8、roportionalloadingcubicconcretespecimensincompression，andthetWOmodelsarecomparedwitheachother．Comparisonofthestressstrainresultsindicatesgoodagreementbetweenth