简介:：本文系统地综述了混凝土受损研究的概况,分析了各个有代表意义的混凝土受损本构模型基础之上,对比研究了各个模型的特点及各自适用范围，并对尚待更进一步研究的问题展开了辩论。关键词：混凝土，本构模型，受损 1前言 混凝土作为最重要的建筑材料有数百余年的历史，当前普遍应用于各个领域本构模型，当然，在土木工程和采矿工程中也是必不可少的，在结构工程等混凝土更加广泛应用的研究领域，人们早已对混凝土的力学特性展开了普遍的研究本构模型，但是对混凝土受损与脱落过程中的裂纹拓展以及受损与脱落机制等基本问题，还必须更进一步的研究。随着结构形式由全然的一般房屋建筑结构扩展到重力式海洋平台、低拱坝、核电站混凝土保护层和大跨度混凝土桥梁等简单结构,结构的工作环境和荷载起到也显得更为简单,造成许多新的工程和力学现象大大地经常出现,使得对混凝土毁坏理论的研究必需向加深的层次发展,以适应环境工程实际的必须。
在混凝土的受损研究中,大量学者针对明确工程情况明确提出了各种有所不同的受损本构模型,但是由于限于条件的特殊性及所创建模型的变得复杂,很少有一种需要有具体的物理意义、传达非常简单、便于工程师拒绝接受的一般受损本构关系式。从物理意义来看受损力学是较为合适用来叙述混凝土材料的本构关系的。本文基于对受损本构模型的思维,融合尚待更进一步研究的问题,对一些有代表性的受损模型展开了综述。
2混凝土受损本构模型 2.1混凝土各向同性弹性受损模型 2.1.1Loland受损模型 该模型为单轴剪切模型.假设材料为弹性各向同性,受损也是各向同性的, 该模型的定义非常简单,限于于混凝土不受纳情况,所获得的形变-突发事件曲线和所使用的试验结果较合乎论文服务。但是有效地形变在第二阶段假设为一常数,获得的形变-突发事件是线性关系,这是有一点厘清的。 2.1.2 Mazars受损模型 该模型的特点:假设峰值形变前形变-突发事件关系为直线,因此无初始受损或受损不发展,在单轴不受纳、挤压情况下与试验相符较好,但是在多轴形变条件下误差较小。
2.1.3 Kachanov受损模型 借助Kachanov的倒数度的概念,连续介质受损力学将材料的受损叙述为有效地受力面积的增加,根据这一推理小说,于海祥等[1]在叙述构件受损程度时,将受损变量定义为:(4)，该模型较为简单,物理意义具体。 以上几种模型创建的思路基本类似于,假设无初始受损或初始受损不发展,根据试验形变-突发事件仅有曲线数据分阶段创建受损模型,不同点在于受损进化方程不一样。Loland所参考的形变-突发事件曲线不呈现出锐利的峰值,创建的受损模型与其它模型有所不同。
2.2混凝土各向异性弹性受损模型 2.2.1Sidoroff受损模型 Sidoroff能量等价原理认为:如果用有效地形变张量替换柯西形变张量,损毁材料的弹性余能与可用材料的弹性余能在形式上完全相同。 该模型有其可靠的理论基础.但形变峰值前的零受损假设与实际情况相符.由于在该模型中受损阈值在Y空间是常量,故又称为理想受损模型,类似于理想塑性的概念.。
2.2.2Krajcinovic受损模型 此模型假设材料内部受损是由平面币状缺失所引发,受损变量为矢量,该模型在材料微观机理与宏观性质的交会上做出了有意义的尝试，根据平面币状受损假设,Helmholtz定义了由裂纹密度回应的自由能表达式,根据向量法则获得三维受损形变突发事件关系,受损刚性张量由裂纹密度传达。 从研究指出本构模型，混凝土在受到外界起到之前由于内部微缺失造成的初始受损是各向同性的.而且,从宏观平均值的看作混凝土的力学性质也是各向同性的.但是,随着受到环境和外载的起到后,变形的积累和局部的应力集中引发受损的进化,这种受损是各向异性的,受损的主方向与形变的主方向完全相同,第一主受损方向即为第一主应力方向.并且,受损造成了材料的各向异性.有数的各向同性受损模型在简单形变情况下皆不存在较小误差也在一定程度上说明了问题.因此,应当把发展既具备较强的预测能力,并且又适合于应用于的各向异性模型作为重点研究方向之一.从目前看,基于能量分析创建的模型具备较小的潜力,但距离确实解决问题还有非常的差距。 2.3混凝土弹塑性受损模型 混凝土循环特修理试验指出[2],试件受载过程中刚性大大减少,并常有瓦解突发事件产生。似乎弹性受损本构模型无法体现出有不可逆变形的发展过程,导致所辟模型与实际有较小误差,因此有学者明确提出了考虑到不可逆变形的弹塑性受损模型,并根据塑性增量理论创建了弹塑性损毁材料的本构关系及读取准则[3]。
2.4混凝土塑性受损模型理论 使用受损力学处置塑性变形有两种方法：（1）假设受损仅有对材料的弹性特性有影响，在Cauchy形变空间利用经典的塑性力学。混凝土转入软化段后，这种方法牵涉到屈服面膨胀，因此不会经常出现一定的数值发散和稳定性问题。（2）在有效地形变空间内利用塑性力学基本公式。
由于有效地形变空间内屈服面仍然正处于收缩状态而不不存在膨胀，因此使用这种方法可以防止软化段的简单处置问题论文服务。 2.5 混凝土随机受损本构关系 独自荷载或环境起到下、由于细观结构的缺失(如微空洞、微裂纹等)所引发的材料或结构的劣化过程称作受损.。混凝土材料的显著特点所谓均质性和静电学多孔性,体现在力学性能的显著特征是宏观力学指标的离散性.混凝土材料受力全过程试验结果表明[2]：混凝土材料毁坏过程与其内部受损的发展密切相关.。
混凝土形变-突发事件全过程曲线具备显著的非线性和离散性特点。 3 结束语 受损力学理论的问世,为混凝土本构理论的研究获取了新的理论框架,各国学者经过三十多年的研究工作,在该领域获得了大量的成果。
这些理论模型显然在解决问题某些明确问题上起着了起到,但不存在的问题也是显著的:： （1）混凝土受损机理的研究是混凝土结构受损分析的基础,针对混凝土结构的工作环境和其材料特性,虽然主要关心的不应是其宏观性质的变化,但要确实、全面地解决问题混凝土的受损问题,应当把唯象的方法和细观的方法融合一起,也就是必须把力学的研究和材料(从细观层次)的研究融合一起,目前这方面的研究在混凝土材料中还积极开展得过于。 （2）当今的研究工作中,对受损因素的探究完全都集中于疲惫和地震,模型不具备针对有所不同受损原因的广泛适应性。
又由于试验大都是通过各种构件已完成,对构件的受损积累无法推展到材料层次,模型不具普遍性,这给工程应用于带给艰难。 （3）由于对混凝土及结构的受损机理的了解了解和可靠度理论的应用于,人们早已把研究兴趣更好地从对支撑无限大移往到用于无限大状态上来.如何逐步地把受损研究和可靠度理论融合一起,并在实践中加以应用于,是提升结构设计水准的重要途径。
（4）混凝土结构的非线性分析问题是混凝土科学发展的核心问题之一,正确地体现结构非线性不道德的随机进化特征是解决问题这一问题的关键.而意欲理想地展开这一问题的研究,最基础性的工作即为对于随机受损本构关系的研究.高性能混凝土的发展,使得展开这类研究的必要性显得更加现实而急迫。参考文献：[1]于海祥,武建华,张国彬,一种新型的砼结构双参数地震受损模型〔J〕.重庆建筑大学学报,2004,26(5):43-48.[2]过镇海,混凝土的强度和变形〔M〕.北京:清华大学出版社,1997.[3]吴建营，基于受损能获释亲率的混凝土弹塑性受损本构模型及其在结构非线性分析中的应用于[D]。上海：同济大学，2004.。
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