基于双剪统一强度理论的混凝土动态本构关系

论文摘要

混凝土结构经常承受动态荷载如地震、冲击、爆炸等的作用。目前,对结构抗震设计和计算中的关键因素―混凝土动力特性的研究已成为结构动力分析公认的难题。研究成果表明,影响混凝土动力特性的因素较多,动荷载作用下的混凝土材料表现出很强的应变率敏感效应,其强度和弹性模量在高应变率下提高很大。因此,研究混凝土动态本构关系有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于Perzyna粘塑性模型理论,结合小变形情况下应变率效应,考虑应变率对混凝土初始弹性模量的影响,建立了考虑初始弹性模量变化的混凝土弹-粘塑性单轴动态本构模型。又将Perzyna粘塑性模型理论应用于平面应力状态混凝土的动态受力分析,采用双剪统一强度理论作为屈服判断依据,得到平面应力状态下拉压均适用的混凝土弹-粘塑性动态本构模型。通过上述研究工作,本文得出以下主要结论:①粘塑性应变率强化因子是影响混凝土动态响应的主要因素。②Perzyna粘塑性理论可以用来描述混凝土的动态行为特性,本文所得到的考虑初始弹性模量变化的单轴动态本构模型与试验数据符合较好。③得到的平面应力状态下混凝土的弹-粘塑性动态本构模型,具有广泛的适用性,其简化结果与试验数据吻合较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 混凝土动态本构模型的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 基本混凝土动态本构模型
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文的主要研究工作
• 第二章 考虑应变率和初始弹模的混凝土弹－粘塑性单轴动态本构模型
• 2.1 基于PERZYNA 的混凝土弹－粘塑性单轴动态本构模型
• 2.1.1 混凝土材料性质说明
• 2.1.2 基于Perzyna 的混凝土弹－粘塑性单轴动力模型
• 2.1.3 考虑初始弹模变化的混凝土弹－粘塑性单轴动力模型
• 2.1.4 混凝土单轴静态应力－应变曲线方程
• 2.2 单轴动态本构模型与试验结果的验证
• 2.2.1 采用试验情况介绍
• 2.2.2 本文所用试验系统及数据
• 2.2.3 静态和地震荷载下单轴受拉试验验证
• 2.2.4 静态和地震荷载下单轴受压试验验证
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于双剪统一强度理论的混凝土弹－粘塑性平面动态本构模型
• 3.1 双剪统一强度理论
• 3.2 基于双剪统一强度理论的混凝土弹－粘塑性平面动态本构模型
• 3.2.1 平面状态下弹－粘塑性应变表现形式
• 3.2.2 基于双剪统一强度理论下的动态加载函数
• 3.2.3 平面动力状态下混凝土屈服破坏准则
• 3.3 本章小结
• 第四章 平面动态本构模型中参数的确定
• 4.1 双剪统一强度理论退化为MISES 参数的确定
• 4.2 双剪统一强度理论退化为DRUKER-PRAGER 参数确定
• 4.3 平面动态本构模型及屈服破坏准则与试验结果的验证
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 1. 结论
• 2. 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢