修正的CDP模型及混凝土梁柱三维动力破坏模拟

来源 :第十届南方计算力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuzufang
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  混凝土材料在动力载荷作用下的破坏行为非常复杂,经典的用于混凝土破坏模拟的本构模型主要包括塑性损伤模型和弥散裂纹模型。弥散裂纹模型中,混凝土材料滞回刚度完全恢复,而塑性损伤模型中其主要由损伤因子决定。弥散裂纹模型的弹性模量受到垂直于受力方向平面裂缝扩展的影响,可以考虑到破坏裂缝对材料性能的影响,而不能考虑在受荷载的早期形成的微裂纹。但是,由于没有考虑损伤的影响,混凝土材料滞回曲线比较饱满,相比于损伤模型,裂纹的影响是突变的。考虑损伤以后,加载和卸载中的弹性模量取决于加载历史的损伤。混凝土在加载历史中的损伤值决定了混凝土的加卸载模量。这种用损伤来表示混凝土加卸载刚度劣化的模型符合真实混凝土的力学性能。但是,通过计算模拟发现,基于塑性损伤模型模拟的混凝土动力破坏过程中,“捏拢”现象不明显,与实验事实偏差较大。对塑性损伤(CDP)模型进行了修正,修正后的CDP 模型可以更高效地模拟混凝土中裂缝的闭合行为。模拟发现混凝土在弹性阶段,由于材料的非连续性导致ITZ 层更易产生初始损伤,对后期裂纹的扩展影响显著。模拟分析了循环载荷下实际钢筋混凝土柱的破坏过程,结果表明修正的CDP 模型可以有效地得到滞回曲线中的捏拢现象。同时模拟了循环荷载下考虑三维骨料非均质影响的混凝土代表体元的破坏过程,结果显示ITZ 层强度对代表体元的等效弹性模量以及极限荷载有较大的影响,对宏观破坏面的几何特征起到关键的作用,较小的ITZ 层强度差异将导致破坏面的显著转移。
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