基于混凝土应力_应变关系的正交各向异性损伤模型及其应用

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水科学与工程技术

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基于混凝土应力－应变关系的

正交各向异性损伤模型及其应用

闫晓荣，林皋

（大连理工大学土木水利学院，辽宁大连++,"!$）

摘要：基于混凝土规范推荐的单轴应力应变关系曲线，结合损伤力学，推导了损伤演化方程。结合混凝土材料的五参数破坏准则，采用等效单轴方法可将单轴损伤演化方程推广为三维情况，建立计算模型，最后，采用’()*语言实现了程序化。通过对多种条件下混凝土试块的数值计算，得到了与试验比较一致的结果。对溪洛渡高拱坝进行计算的结果很合理。由于模型所需的计算参数少，同时又能比较准确地反映混凝土材料的损伤程度，因此便于工程应用。关键词：混凝土；损伤演化；正交各向异性损伤模型01%!中图分类号：

2文献标识码：

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!引言

混凝土是坝工中应用广泛的工程材料之一，是由粗骨料、细骨料和水泥浆构成的，细骨料和水泥浆又组成砂浆，将粗骨料粘结起来。混凝土在结硬后，水泥浆中已水化部分、未水化的水泥颗粒以及空气和水等所占的比重随龄期而变化，未水化部分逐渐减小而水化部分逐渐增多。水化的水泥浆由针状或页片状纤维组成。纤维不是实心的，混凝而呈微细的管状，所以水泥浆孔隙率很高，约达%"&。土的破坏是由内部开裂的微裂缝逐渐发展的结果，破坏只是裂缝发展过程的最后阶段，而要真正描述混凝土的各种性能，就要研究其内部的微裂缝的演化规律，即进行混凝土的损伤力学分析。

基于混凝土规范推荐的单轴应力应变关系曲线，结

合损伤力学，推导了单轴损伤演化方程。并结合混凝土材料的五参数破坏准则，采用等效单轴方法将单轴损伤演化方程推广到三维损伤演化方程。同时，采用’()*语言实现其程序化。通过对混凝土试块的数值计算，得到了与试验一致的结果，并对溪洛渡混凝土拱坝做了简要分析。"正交异性损伤模型"#!损伤变量

采用有效面积的减小来定义损伤变量。由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应力集中以及缺陷的

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如假定这些微裂纹相互作用，有效承载面积由’减小为’。和微孔洞在空间各个方向均匀分布，与法向无关，这时可定义各向同性损伤变量)为：

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〔收稿日期〕!!!!!""#."#.+%

〔基金项目〕国家自然科学基金资助项目（#"+%/"+"）

+%WW/$-/,-+。〔作者简介〕闫晓荣（+/W+.），女（汉族），内蒙古包头人，硕士研究生，专业方向水工结构工程，（0?E）