三向应力状态下高性能混凝土的本构关系研究

论文摘要

随着混凝土的广泛应用，对混凝土本构关系的研究也取得了许多成果，各种混凝土本构模型不断被提出，但是这些模型彼此之间差异较大、各有优缺点，而且适用于普通混凝土的本构理论对高性能混凝土不一定适用，因此很有必要对高性能混凝土的本构关系展开研究。本文概述了高性能混凝土的发展现状，给出了高性能混凝土的定义，指出了研究三向应力状态下高性能混凝土本构关系的意义；对混凝土本构模型进行了分类及评析；详细阐述了内蕴时间理论、损伤力学理论，以及两者相结合的内时损伤本构模型；对高性能混凝土和普通混凝土在不同应力比下的三轴压强度与变形特性进行了研究；利用有限元分析方法建立了高性能混凝土内时损伤本构模型，最后对模型进行了验证和实例应用分析。文章采用了内时理论与损伤力学相结合的混凝土内时损伤本构模型，该模型的优点在于混凝土的弹塑性特性由内时理论描述，而微裂缝由损伤力学来描述，前者使本构模型摆脱了一般弹塑性模型中的屈服面的概念，从而使模型的参数大大减少，应用到实际工程中更加简便。应用本文建立的本构模型于实例分析，所得的计算结果与试验结果符合较好。本研究为高性能混凝土的应用提供了一定的理论基础，有助于提高工程技术人员对高性能混凝土内部组份之间作用机理的认识，同时可为进一步研究混凝土在多轴应力作用下的力学性能提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 插图清单
• 表格清单
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 高性能混凝土概述
• 1.2.1 高性能混凝土的定义
• 1.2.2 高性能混凝土的研究现状
• 1.2.3 高性能混凝土需进一步研究的问题
• 1.3 混凝土本构关系概述
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 混凝土本构模型分析
• 2.1 引言
• 2.2 弹性本构模型
• 2.3 经典塑性本构模型
• 2.4 基于不可逆热力学模型
• 2.5 塑性-断裂力学模型
• 第3章 混凝土内时损伤本构模型
• 3.1 内蕴时间理论
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 内蕴时间的定义及内时本构方程
• 3.1.3 混凝土内时本构模型
• 3.2 损伤力学基本理论
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 损伤的基本概念
• 3.2.3 损伤模型
• 3.3 混凝土内时损伤本构模型
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 定义混凝土损伤变量
• 3.3.3 内时弹塑性本构方程
• 3.3.4 增量形式的内时损伤本构模型
• 第4章 高性能混凝土在多向应力状态下的强度与变形特性
• 4.1 引言
• 4.2 混凝土在复杂应力状态下的试验技术
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 多轴试验的减摩措施
• 4.2.3 加载设备
• 4.2.4 变形测试技术
• 4.3 混凝土三向受力力学性能
• 4.3.1 三向应力状态下混凝土的破坏形态
• 4.3.2 三轴受压状态下的强度特性
• 4.3.3 三轴受压状态下的变形特性
• 4.4 高性能混凝土在多轴压下的强度与变形性能
• 4.4.1 概述
• 4.4.2 高性能混凝土破坏形态及机理分析
• 4.4.3 高性能混凝土的强度特性
• 4.4.4 高性能混凝土的变形特性
• 第5章 高性能混凝土内时损伤本构模型的数值方法
• 5.1 高性能混凝土损伤变量演变方程
• 5.2 高性能混凝土内时损伤本构模型的有限元实施
• 5.2.1 非线性有限元求解方法
• 5.2.2 内时损伤本构模型的有限元实施
• 5.3 本构模型的验证
• 5.4 本构模型的应用及实例分析
• 5.4.1 概述
• 5.4.2 有限元模型的建立
• 5.4.3 有限元计算结果
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献