ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数标定及验证

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1、DOI:10.13204/j.gyjz2014.s1.227混凝土损伤塑性模型参数标定及验证刘巍徐明陈忠范(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京)摘要:基于混凝土结构设计规范提供的混凝土本构关系，通过引入损伤因子，对混凝土塑性损伤模型中所涉及的材料参数标定和验证进行了研究用规范给予的本构关系对混凝土材料进行参数计算，然后对比分析模拟结果和规范曲线，来验证混凝土损伤塑性模型(模型)参数设置的正确性;通过对一配置弯起钢筋的混凝土简支梁进行精细化建模，验证模型在混凝土结构非线性分析中的可靠性，为钢筋混凝土结构精细化非线性有限元分析提供参考关键词:;混凝土损伤塑性模型;模

2、型参数;简支梁(，，，):，，，;，:;;;目前对混凝土结构性能的研究常采用试验和数材料刚度退化软件自带的损伤塑性模值模拟相结合的方法，对二者的结果相互验证一型是众多本构模型中的一种，在结构的抗震性能方面，虽然试验结果比较直观可靠，但费用高周期分析中起了很好的作用，但由于此模型中涉及到长试验条件限制另一方面，随着计算机技术和有材料属性参数设定，而对实际结构的数值模拟分限元理论的发展，数值模拟方法已经成为研究混凝析时，由于受制于试验条件，很难准确获得结构材土结构性能的一种重要手段现阶段对混凝土的基料的力学性能，为此，本文将模型所需的参数本力学性能已经进行了大量的试验研究，比如单轴与规

3、范提供的本构关系联系起来，讨论一些重要受拉受压等，相应的研究成果已经被规范所采设置参数的定义和计算，并用单轴拉伸标定方法［］纳为了尽可能准确地模拟混凝土材料的力学进行参数验证，以及采用该模型对一配置弯起钢性能，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本筋的混凝土简支梁进行有限元分析，对比试验结构模型，如弹性理论塑性理论断裂理论及损伤果验证参数的准确性理论等迄今为止，由于混凝土材料的复杂性，还没有哪一种理论模型被公认可以完全模拟混凝土［］国家十二五科技支撑计划项目()材料的本构关系损伤力学理论既考虑混凝土第一作者:刘巍，男，年出生，硕士研究生在未受力时初始裂缝的存在，也可反映在受力过电子

4、信箱:程中由于损伤累积而产生的裂缝开展，从而导致收稿日期:，，工业建筑年第卷增刊混凝土损伤塑性模型理论变形特性，可以用式()式()描述中的模型是连续的基于塑性的()()()混凝土损伤模型，采用各向同性弹性损伤及各向同()()()性拉伸和压缩塑性理论来表征混凝土的非弹性行在采用模型对钢筋混凝土结构进行模拟为，可以模拟低静水压力时，混凝土受到单调循环时，钢筋与混凝土的界面效应(如粘结滑移和锁固或动载作用下的力学行为，并通过结合非关联多重行为)通过在混凝土模型中引入拉伸硬化来模拟硬化塑性和各向同性弹性损伤理论来表征材料断裂钢筋与混凝土在开裂区的荷载传递作用拉伸硬化过程中的不可逆损伤行为的

5、数据是根据开裂应变进行定义的，单轴受拉和受压行为中等效塑性应变和开裂应变的关系如下:模型假定混凝土材料主要因为拉伸开裂()和压缩破碎而破坏屈服或破坏面的演化由两个硬()化变量和控制，和分别表示拉伸和压在定义受压硬化时，硬化数据是根据非弹性应缩等效塑性应变混凝土材料由于损伤引起刚度退变定义的，中等效塑性应变和非弹化在宏观上主要表现在拉压屈服强度不同，拉伸屈性应变的关系如下:服后材料表现为软化，压缩屈服后材料先硬化后软()化，模型中拉伸和压缩采用不同的损伤因子来()描述这种刚度退化，详见图图单轴循环荷载试验表明，在单轴循环荷载下，荷载改变方向后，弹性刚度将得到部分恢复模型中假定材料损伤

6、后弹性模量可表示为无损伤弹性模量与损伤因子的关系式，()()损伤因子为应力状态和单轴损伤变量和的函数在单轴循环荷载下，假定:()()()()式中:和是与应力反向有关的刚度恢复下的应力状态函数，它们可根据下面方程定义:图单轴受拉应力应变关系及开裂应变示意()()(())其中()()()周期荷载作用下，刚度恢复是混凝土力学行为中很重要的一个方面，在中利用刚度恢复因子和来控制反向荷载下拉伸和压缩刚度的图单轴受压应力应变关系及压缩非弹性应变示意恢复，以单轴工况为例，在循环荷载下混凝土的反应从图知，在达到破坏应力前材料是线弹性见图所示的，用弹性模量(材料初始无损伤弹性刚度)来描中的刚度恢复因

7、子和缺省值分述该阶段的力学性能，当材料达到破坏应力时，产生别为和，图表示的是拉压拉作用下刚度微裂纹，超过破坏应力后，因微裂纹群的出现使材料恢复示意图，受拉时，段表示材料处于线弹性阶宏观力学性能软化，这引起混凝土结构应变的局部段，以弹性模量来表征，达到峰值拉应力(点)化从图知，在达到初始屈服应力前是线弹时，混凝土开裂，继续加载至点，开始卸载，卸载性，屈服后是硬化段，超过极限应力后为应变软时刚度引入折减因子，即();当反向加载化上述简化的应力应变关系抓住了混凝土的主要时，