[發明專利]一種多軸應力狀態混凝土變四參數損傷本構

有效

• 申請號: 201911397000.9
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111144016B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 齊慧君;李同春;高林鋼;劉曉青;秦美峰;林潮寧;袁吉棟;盛韜楨;馬永志;鄭斌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜;徐瑛

1.一種多軸應力狀態混凝土變四參數損傷本構應用方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對混凝土試樣進行強度試驗，得到混凝土試樣的應力應變全曲線；

S2、根據應力應變全曲線，求解加載過程的四參數，并計算對應等效應力應變；

S3、根據四參數和等效應力應變的變化過程，擬合四參數關于等效應力應變的函數；

S4、建立變四參數損傷模型；

S5、利用數值計算方法實現損傷求解；

S1中所述混凝土試樣強度試驗包括單軸拉伸、單軸壓縮、雙軸等壓、三軸壓縮；

S1中所述應力應變全曲線，按照應變狀態區分為兩段，上升段([0,ε₀])和下降段([ε₀,ε_u])；

其中：ε₀為峰值應力對應的應變，即破壞應變，ε_u為極限應變；

β＝σ_i/σ₀，β∈[0,1.0]，表示混凝土的應力加載狀態；

σ_i表示全曲線上的某一應力點，σ₀為全曲線的峰值應力；

采用統一的特征強度值計算各應變參數：

A單軸拉伸：

B單軸壓縮：

C雙軸等壓：

D三軸壓縮：

其中，E為彈性模量，μ為泊松比；

S2中利用基于應變空間的屈服準則求解不同β對應的四參數A、B、C、D；其中，所述基于應變空間的屈服準則為：

其中：I′₁＝ε_ii(i＝1,2,3)為應變張量第一不變量；

為應力偏張量第二不變量；

為最大主應變；

為應力偏張量第三不變量；

不同應力加載情況下滿足：

選取正根，即：

其中：ε^*為等效應變，σ^*為等效應力，I₁為應力張量第一不變量，J₂為應力偏張量第二不變量；

S3中，為將四參數上升段和下降段表示為連續可導的函數，引入Sigmoid函數，其表達式為：

其中：x＝ε^*/ε₀作為自變量，A、B、C、D作為因變量，p₁、p₂、p₃、p₄、p₅、p₆、p₇、p₈、p₉為待定參數；

S4中，所述變四參數損傷模型為：

其中：d為損傷量；σ是應力張量，ε是應變張量。

2.根據權利要求1所述的一種多軸應力狀態混凝土變四參數損傷本構應用方法，其特征在于，S5所述數值計算方法包括如下步驟：

S5.1、確定第i步荷載為R_i-1，載荷增量ΔR_i，應力σ_i-1，應變ε_i-1和應變增量Δε_i；

S5.2、當前應變全量ε_i＝ε_i-1+Δε_i，根據初始彈模，求解應力全量σ_i＝E:ε_i；

S5.3、迭代求解當前等效應變ε^*，等效應力σ^*；

S5.4、求解損傷變量d(ε^*)和d(σ^*)；

S5.5、計算損傷變量增量Δd＝d(σ^*)-d(ε^*)；

S5.6、計算當前步損傷變量d，求解當前步應力σ＝(1-d)²E:ε。

3.根據權利要求2所述的一種多軸應力狀態混凝土變四參數損傷本構應用方法，其特征在于，S5.3中迭代求解當前等效應變ε^*，等效應力σ^*，采用Newton迭代法，具體過程為：

1)初始化A₀＝f(ε₀)，B₀＝f(ε₀)，C₀＝f(ε₀)，D₀＝f(ε₀)，

2)A_i＝f(ε_i-1)，B_i＝f(ε_i-1)，C_i＝f(ε_i-1)，D_i＝f(ε_i-1)；

3)

4)判斷是否收斂，如果收斂則停止迭代。