钢筋混凝土构件损伤的识别与判定

论文摘要

混凝土受压损伤模型的研究,实际上是研究混凝土材料的受压本构行为。在外界因素作用下,材料的累积变形引起结构内部损伤发展,最终将产生宏观裂缝直至破坏。用损伤力学的观点来研究混凝土材料的本构关系始于80年代,至今已提出不少计算模型,其中以Loland,Sidoroff和Mazars所提出的模型比较有代表性。Loland模型认为应力峰值以后,σ-ε和ω-ε都是线性关系;Mazars认为应力峰值以前材料无损伤;Sidoroff认为压应力不产生损伤,这些模型虽各有所长,但又都有不足之处,且可需参数的确定较困难。本文从能量损失的角度出发,根据Najar能量损伤理论,提出新的混凝土受压损伤通用计算公式和损伤演变方程,并讨论了公式的合理性和有效性。该方法的优点是参数少,简单实用,精度较高,可为混凝土结构受压损伤仿真分析提供另一个解决途径。应用此混凝土受压损伤本构关系,利用ABAQUS有限元分析软件模拟一个矩形截面的筒体钢筋混凝土剪力墙。编写matlab程序绘制理论情况下的结构极限承载力Nu-Mu骨架曲线。在模拟的模型上施加不同的荷载组合,假定构件损伤到一定程度,结构破坏,达到极限承载状态。运算后求得各种荷载组合情况下的承载力Nu-Mu,拟合对比分析,从而证明假定是合理的。本课题研究的目的在于应用提出的新型的有效的混凝土受压损伤本构关系,通过混凝土构件极限承载力曲线的对比分析,建立材料损伤和结构破坏的宏观近似关系。本文研究内容及其研究成果主要包括以下几个方面:1)基于能量损失理论提出新型的混凝土受压损伤本构模型并说明合理性;2)新型的混凝土受压损伤本构模型的应用;3)利用有限元软件ABAQUS模拟矩形截面筒体剪力墙塑性损伤模型。假定构件损伤到一定程度,结构破坏,达到极限承载状态。运算后求得各种荷载组合情况下的承载力Nu- Mu,与理论的极限承载力曲线拟合对比分析,从而证明假定是合理的,将材料损伤和构件破坏建立近似的宏观关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 损伤本构理论
• 2.1 损伤理论
• 2.1.1 损伤基本概念
• 2.1.2 损伤理论的热力学基础
• 2.1.3 本构方程遵循的一般原理
• 2.1.4 损伤本构方程
• 2.1.5 耗散势与损伤本构方程
• 2.1.6 损伤变量和有效应力
• 2.1.7 应变等价原理
• 2.1.8 损伤断裂准则
• 2.2 混凝土损伤本构理论分析研究
• 2.2.1 混凝土的破坏机理和力学性能
• 2.2.2 混凝土的损伤理论
• 2.3 本章小结
• 第3章 混凝土受压损伤本构模型的建立
• 3.1 混凝土损伤变量
• 3.2 Najiar损伤理论
• 3.3 受压损伤变量方程及其演变方程的建立
• 3.4 不同强度混凝土的受压损伤本构曲线
• 3.5 本章小结
• 第4章 建议受压损伤本构模型的应用
• 4.1 结构模型的建立
• 4.1.1 模型的几何形状
• 4.1.2 选用的材料及本构关系
• 4.1.3 建立模型并说明模型的合理性
• 4.2 结构进入塑性后的分析研究
• 4.2.1 计算方法和过程
• 4.2.2 C35 的研究分析
• 4.2.3 C45 的研究分析
• 4.2.4 C70 的研究分析
• 4.3 小结
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢