一种简化混凝土损伤本构模型及其应用

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1、第23卷第19期岩石力学与工程学报23(19)：3232～32392004年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2004*一种简化的混凝土损伤本构模型及其应用121彭向和杨春和万玲12(重庆大学西南资源开发及环境灾害控制教育部重点实验室重庆400044)(中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071)摘要针对混凝土在不同应力状态下强化、损伤的各向异性发展及各向异性效果、体积和偏量变形间的耦合和损伤机理与破坏模式的差异等不可逆变形以及损伤的基本特征，提出了一种简化的

2、损伤本构模型。它采用标量损伤变量以避免采用各向异性损伤张量造成的分析与计算上的困难，同时采用Lode参数μσ描述不同应力状态及非比例加载史下材料的各向异性损伤与损伤的各向异性效果，发展了相应的算法。对三轴复杂加载史下混凝土的响应进行了分析，其结果与试验结果的比较显示了良好的一致性。关键词材料力学，混凝土，非线性本构行为，连续介质力学损伤模型分类号TU528文献标识码A文章编号1000-6915(2004)19-3232-08SIMPLIFIEDCONTINUUMDAMAGEMECHANICSMODELFORCONCRETE121

3、PengXianghe，YangChunhe，WanLing1(KeyLaboratoryforExploitationofSouthwesternResourcesandEnviornmentalDisasterControlEngineeringofEducationMinistry，ChongqingUniversity，Chongqing400044China)2(InstituteofRockandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Wuhan430071China)Ab

4、stractAsimplifiedcontinuumdamagemechanicsmodelisproposedinthispapertodescribetheinelasticdamagebehaviorofconcrete.Theconstitutivedamagebehaviorsofconcreteusuallyinvolveanisotropicdamage，unilateraleffect，coupledvolumetricanddeviatoricinelasticdeformationandothercompli

5、catedfailuremechanismsduetoitsheterogeneousmorphology.Inordertoavoidanalyticalandnumericalcomplexity，ascalardamagevariableisintroduced，whiletheanisotropyandunilateraleffectofdamagecorrespondingtodifferentstatesofstressandstresshistoriesaredipictedbyintroducingtheLode

6、parameterμσ.Theresponsesofconcretesubjectedtocomplicateduniaxialandtriaxialloadinghistoriesareanalyzed，andthevalidityoftheproposedmodelisdemonstratedbythesatisfactoryagreementbetweenthecomputedandexperimentalresults.Keywordsmaterialmechanics，concrete，nonlinearconstit

7、utivebehavior，CDMdamagemodel异性可导致高度局部化的微应力场，并由此进一步1引言引起损伤的各向异性发展及不同应力状态下材料特性的各向异性。作为一种准脆性材料，混凝土的力学特性、强在过去的20a中，拟脆性材料损伤本构关系的度、寿命和失效模式等强烈地依赖于微缺陷，主要[1～7]研究取得了重要进展。1984～1985年，文[8，9]是微裂纹的形核、扩展与连接。微裂纹的几何各向将脆性和拟脆性材料中微裂纹的方向效应引入其损2003年3月7日收到初稿，2003年6月24日收到修改稿。*国家自然科学基金(102721

8、19)与“跨世纪优秀人才培养计划”基金资助课题。作者彭向和简介：男，51岁，1991年于重庆大学固体力学专业获博士学位，现任教授，主要从事材料本构理论方面的教学与研究工作。E-mail：xhpeng@cqu.edu.cn。第23卷第19期彭向和等.一种简化的混凝