混凝土动态随机损伤本构模型研究

论文摘要

混凝土作为重要的建筑材料广泛应用于军用和民用领域,深入研究混凝土的动态本构行为、模拟混凝土在动态载荷下的响应具有重要的实际应用价值。本文从混凝土破坏的物理本质出发,在混凝土动态本构模型的修正和数值模拟验证两方面做了一些研究工作,取得了以下研究成果:1.对混凝土动态本构模型和损伤模型的历史与现状进行了调研,基于混凝土的应变率相关性和损伤理论,对连续损伤模型进行了修正。综合考虑了应变率硬化、拉压损伤、压力以及初始损伤的随机分布和损伤的随机演化等因素对材料动态行为的影响,获得了动态随机损伤本构模型。2.基于修正模型编写了自定义材料模型子程序,并将其引入LS-DYNA动力有限元程序;利用主程序提供的接口,编译生成了包含动态随机损伤模型的LS-DYNA求解器。3.对两类混凝土实验（贯穿和深侵彻）进行了数值模拟。模拟结果显示,混凝土靶体的破坏特征与实验现象吻合良好,弹丸的剩余速度或侵彻深度也与实验结果基本一致,说明使用该模型研究动态加载条件下的混凝土行为是可行的。对混凝土损伤演化的随机性进行了模拟,模拟结果较好地反映了微裂纹的随机萌生和发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 混凝土动态特性研究
• 1.3 混凝土损伤力学研究
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 常用的混凝土动态损伤模型
• 2.1 Kipp&Grady模型
• 2.2 TCK模型及其改进
• 2.3 HJC模型
• 2.4 RHT模型
• 2.5 混合模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 混凝土动态随机损伤模型
• 3.1 连续损伤模型的优点和不足
• 3.2 动态随机损伤本构模型
• 3.2.1 应力与应变
• 3.2.2 压缩强度模型
• 3.2.3 压缩状态方程
• 3.2.4 损伤演化
• 3.2.5 失效准则
• 3.2.6 损伤的随机性
• 3.3 LS-DYNA简介
• 3.3.1 LS-DYNA的功能特点
• 3.3.2 LS-DYNA的算法基础
• 3.4 动态随机损伤模型在LS-DYNA中的引入
• 3.4.1 自定义材料模型子程序
• 3.4.2 拉伸损伤算法
• 3.4.3 裂纹密度初始值的确定
• 3.5 动态随机损伤模型材料参数的确定
• 3.6 本章小结
• 第四章 弹丸侵彻混凝土靶数值模拟
• 4.1 弹丸贯穿混凝土靶数值模拟
• 4.1.1 实验简介
• 4.1.2 计算模型及材料模型
• 4.1.3 计算结果及分析
• 4.2 刚性弹丸深侵彻混凝土靶数值模拟
• 4.2.1 实验简介
• 4.2.2 计算模型及材料模型
• 4.2.3 计算结果及分析
• 4.3 随机损伤模拟
• 4.3.1 计算模型
• 4.3.2 计算结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 进一步工作的展望
• 致谢
• 参考文献