考虑温度影响的混凝土弹塑性本构模型研究

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本论文开展了考虑温度影响的混凝土弹塑性本构模型及其应用研究。  基于弹塑性理论的框架,引入热力学中的自由能概念,建立了考虑温度影响的混凝土弹塑性本构模型。假设混凝土为弹塑性解耦材料,通过采用包含温度的自由能函数建立弹性应力-应变增量表达式;基于Drucker-Prager强度准则构造屈服函数,以塑性剪应变作为硬化参量,通过在硬化规律中引入温度变量来反映温度对混凝土塑性性质的影响。得到模型的应力-应变增量形式表达式。该模型形式简单,参数较少,适于在数值试验中进行应用。  基于ABAQUS有限元软件平台,应用半隐式回映算法编制了上述考虑温度影响的弹塑性本构模型的UMAT子程序,完成了该模型的程序实现。通过对C20及C40混凝土单元在不同温度条件下单轴压缩与双轴压缩的数值试验,完成了该模型的验证。验证结果表明,本文建立的弹塑性本构模型能够对不同温度条件下混凝土材料的力学性质进行较为准确的模拟。  应用本文建立的考虑温度影响的弹塑性本构模型模拟混凝土材料的力学特性,开展了不同温度下混凝土构件力学响应的数值模拟,给出了集中荷载作用下的混凝土简支梁在20℃到700℃条件下力学响应的数值结果,计算结果符合不同温度条件下混凝土构件力学响应的基本规律。
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