[發明專利]一種建立HBPRC本構模型的方法及裝置

在審

• 申請號: 202011247466.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112699520A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 傅強;卜夢鑫;何嘉琦;許文瑞;趙旭;張兆瑞
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G16C10/00;G16C60/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

本發明提供一種建立HBPRC本構模型的方法及裝置，涉及土木工程技術領域。包括：根據損傷力學理論和應變協調原則建立HBPRC的名義應力、力學損傷變量、彈性模量以及軸向應變之間的第一計算關系；獲取HBPRC的力學損傷變量、軸向應變、韋伯分布的尺度參數以及形狀參數之間的第二計算關系；根據BF和PF的作用，獲取增強效應參數、基準彈性模量以及HBPRC的彈性模量之間的第三計算關系；根據第一、第二和第三計算關系，建立HBPRC本構模型，本構模型為HBPRC的名義應力與基準彈性模量、軸向應變以及總損傷變量之間的計算關系，總損傷變量由力學損傷變量和增強效應參數計算獲取。用于建立HBPRC的本構模型。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種建立HBPRC(混雜玄武巖纖維和聚丙烯纖維的增強混凝土)本構模型的方法及裝置。

背景技術

隨著社會建設的發展，混雜纖維混凝土已被廣泛應用于土木工程等領域，鋼-聚丙烯纖維作為最常見的一種混雜纖維形式，在混凝土中的應用最為廣泛，然而由于鋼-聚丙烯纖維與鋼筋具有相似的物理化學特征，當鋼-聚丙烯纖維摻入混凝土中時不僅會增加結構自重，而且鋼纖維易生銹，當其應用于海工混凝土結構時可嚴重降低混凝土結構的耐久性。

玄武巖纖維(Basalt Fiber，BF)是一種環境友好型纖維，具有較好的力學性能以及較好的化學穩定性和溫度穩定性。另外，BF與水泥基材料之間也具有較好的親和性。在一定的條件下，BF可替代SF作為混凝土的增強、增韌材料。聚丙烯纖維(PolypropyleneFiber，PF)的彈性模量較低，但延性較好，易分散，具有較好的化學惰性，能穩定存在于混凝土內部的堿性環境中。因此，當BF和PF混雜摻入混凝土中時，由于BF和PF的物理力學性能的差異，BF和PF可在不同力學尺度上發揮作用，有效抑制混凝土內裂縫的擴展和發育，從而降低混凝土的脆性，提高混凝土的延性，因此HBPRC具有廣闊的應用前景。尤其是在易遭受化學腐蝕和沖擊荷載作用的海洋和近海工程結構中。然而，目前關于HBPRC的研究多集中于配合比對其基本力學性能的影響方面，并未對HBPRC的宏觀性質作深入研究，HBPRC本構模型的研究成果十分匱乏，本領域亟需建立一種能夠表征HBPRC的本構模型的數學模型。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種建立HBPRC本構模型的方法及裝置，用于建立能夠表征HBPRC的本構模型的數學模型。

為了實現上述目的，本發明實施例提供技術方案如下：

第一方面，本發明的實施例提供一種建立HBPRC本構模型的方法，包括：

根據損傷力學理論和應變協調原則建立第一計算關系，所述第一計算關系為HBPRC的名義應力、HBPRC的力學損傷變量、HBPRC的彈性模量以及HBPRC的軸向應變之間的計算關系；

獲取第二計算關系，所述第二計算關系為HBPRC的力學損傷變量、HBPRC的軸向應變、韋伯分布的尺度參數以及韋伯分布的形狀參數之間的計算關系；

根據玄武巖纖維BF和聚丙烯纖維PF對混凝土內損傷的抑制作用，獲取第三計算關系，所述第三計算關系為BF和PF對混凝土的增強效應參數、基準彈性模量以及HBPRC的彈性模量之間的計算關系；

根據所述第一計算關系、所述第二計算關系以及所述第三計算關系，建立HBPRC本構模型，所述HBPRC本構模型為HBPRC的名義應力與基準彈性模量、HBPRC的軸向應變以及HBPRC的總損傷變量之間的計算關系，HBPRC的總損傷變量由HBPRC的力學損傷變量和所述增強效應參數計算獲取。

作為本發明實施例一種可選的實施方式，所述根據損傷力學理論和應變協調原則建立第一計算關系，包括：

根據損傷力學理論建立第四計算關系和第五計算關系；其中，所述第四計算關系為所述第五計算關系為σ為HBPRC的名義應力，為HBPRC的有效應力、A為HBPRC的名義橫截面積、為HBPRC的有效橫截面積、F為HBPRC所受的軸向荷載；