混凝土破坏过程的复合型界面损伤模型与数值模拟
混凝土材料破坏过程的细观数值模拟
混凝土材料破坏过程的细观数值模拟
吴锋;卓家寿
【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(027)005
【摘要】从细观层次上分析了混凝土的内部结构,把混凝土看作是由粗骨料、硬化水泥砂浆及两者之间的过渡层组成的非均匀三相复合材料.介绍了混凝士细观结构的界面元离散仿真模型计算方法,论述并验证了该细观模型的正确性,对混凝土试样在单轴荷载作用下的破坏过程和裂纹扩展过程进行了数值模拟.
【总页数】5页(P705-708,834)
【作者】吴锋;卓家寿
【作者单位】中交上海三航科学研究院有限公司,上海,200032;河海大学,江苏,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.1
【相关文献】
1.塑钢纤维轻骨料混凝土细观破坏过程的数值模拟 [J], 李革;徐泽华;牛建刚
2.钢筋混凝土梁受弯破坏过程的细观数值模拟研究 [J], 王立成;邢立坤;宋玉普
3.含缺陷混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟 [J], 姚婷;杜成斌;孙立国
4.混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟 [J], 夏晓舟;章青;汤书军
5.混凝土单轴压缩破坏过程的三维细观数值模拟 [J], 党发宁;韩文涛;田威;郑娅娜;陈厚群
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混凝土塑性损伤模型损伤因子研究及其应用
研究方法
本次演示采用理论分析和实验研究相结合的方法，首先通过文献回顾和理论 分析，明确损伤因子的定义和物理意义；其次，利用有限元软件建立混凝土塑性 损伤模型，通过精细化建模和参数设置，模拟不同应力状态下的混凝土损伤过程； 最后，根据实验数据，采用统计分析方法确定损伤因子的取值范围，并对其影响 因素进行深入研究。
展望未来，混凝土损伤塑性模型损伤因子的取值研究仍有很大的发展空间。 未来的研究方向可以包括：1）进一步研究多因素对损伤因子取值的影响，提高 模型的预测精度；2）加强复杂应力状态下混凝土损伤行为的研究，完善损伤塑 性模型的适用范围；3）结合先进的无损检测技术，对实际工程中的混凝土结构 进行损伤评估和预测，为结构的维护和加固提供指导。
本次演示所建立的混凝土塑性损伤模型及损伤因子可用于预测混凝土结构的 剩余强度、评估其耐久性和安全性，为结构的优化设计、灾后评估以及修复加固 提供重要依据。此外，该模型及损伤因子也可应用于其他类似材料的力学行为研 究，推动材料科学与工程领域的进步。
结论与展望
本次演示对混凝土塑性损伤模型及损伤因子进行了深入研究，发现模型的预 测精度和有效性均得到显著提高，同时损伤因子的提取和影响因素分析也取得了 重要成果。然而，仍存在一些不足之处，例如未能全面考虑混凝土的多层次结构 和复杂环境因素的影响等。
文献综述
混凝土损伤塑性模型的研究起源于20世纪90年代，经过几十年的发展，已经 在很多领域得到了应用。这些模型大多基于经验或半经验公式，通过调整模型参 数来实现对混凝土损伤行为的描述。然而，对于损伤因子的取值方法，不同研究 者的观点和实验条件存在较大差异，导致模型的预测结果具有不确定性。此外， 现有的模型主要单调加载条件下的损伤行为，而对循环加载、冲击荷载等复杂应 力状态下的损伤模拟研究较少。
爆炸作用下混凝土板破坏数值模拟
第 59卷 第 4期
有 色 金 属 (矿山部分 )
2007年 7月
爆炸作用下混凝土板破坏数值模拟
1 模型建立与参数确定
1. 1 物理模型 板状结构介质采用混凝土板 ,模型由炸药 、密实
张 猛 硕士 河北唐山 063009
土层 、空气层和混凝土板 4部分组成 。其中炸药 、土 和空气 3种材料采用欧拉 ( Euler)网格建模 ,单元使 用多物质 ALE算法 ,允许在同一个网格中包含多种 物质 。混凝土板采用拉格朗日 (Lagrange) 网格建 模 ,混凝土板与空气和土介质间采用耦合算法 。将 混凝土板 、药包 、空气层 、土介质视为标准的理想体 介质 ,其性质是具有各向同性的连续性均匀介质 。 在整个分析过程中忽略土的重力作用 ,假设爆轰产 物的膨胀是绝热过程 。
工程爆破中 ,经常遇到的混凝土地面 、地坪及池 壁的爆破 ,大多数属于薄板破坏问题 。目前 ,对钢筋 混凝土板 、素混凝土板 、冻土层和冰层等板状结构介 质的爆破 ,常利用放置在波阻抗较小的约束介质中 的炸药包的爆炸能量爆破邻近的高阻抗介质 ,即通 过埋置于某种约束介质的药包的爆炸能量以达到破 坏另一种介质为目的的爆破方法 。该类型爆破在实 际工程中有着广泛的应用 。如拆除大面积的混凝土 地坪 、底板等薄壁结构 ,飞机场跑道等 。在我国北 方 ,在冻土层上施工时 ,往往需要首先进行冻土层的 爆破 。我国黄河流域的上游地区 ,由于冬季气候寒 冷 ,黄河水封冻 ,而到次年春天的黄河解冻期间 ,为 了防止形成冰墙而导致黄河水泛滥 ,经常要采取爆 破冰层来疏通河道 。在城市爆破拆除中 ,也经常采 用该类型爆破方法拆除薄壁结构建筑物 。
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏一、1.1 钢筋混凝土结构简介钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构，它由钢筋和混凝土组成，具有很好的抗压、抗拉、抗弯等性能。
在强冲击作用下，钢筋混凝土结构可能会发生严重的动力破坏。
因此，研究钢筋混凝土结构的计算模型和动力破坏机理具有重要意义。
二、2.1 钢筋混凝土结构的损伤模式钢筋混凝土结构的损伤模式主要有两种：脆性断裂和韧性断裂。
脆性断裂是指在外力作用下，结构局部发生快速破裂，导致整个结构的破坏；韧性断裂是指在外力作用下，结构局部发生塑性变形，随着外力的继续作用，结构逐渐发生破坏。
三、2.2 钢筋混凝土结构的动力破坏机理钢筋混凝土结构的动力破坏机理主要包括以下几个方面：一是钢筋混凝土结构的初始损伤；二是外力的持续作用；三是结构内部的应力积累和释放；四是结构的局部屈曲和整体倒塌。
四、2.3 钢筋混凝土结构的计算模型为了研究钢筋混凝土结构的动力破坏机理，需要建立相应的计算模型。
目前，常用的钢筋混凝土结构计算模型有两类：一类是基于弹性理论的计算模型，如弹塑性力学模型；另一类是基于塑性理论的计算模型，如本构关系模型。
五、3.1 钢筋混凝土结构抗冲切性能研究抗冲切性能是衡量钢筋混凝土结构抵抗冲击荷载能力的重要指标。
为了提高钢筋混凝土结构的抗冲切性能，可以采用以下几种方法：一是增加钢筋的截面积；二是改善混凝土的抗冲击性能；三是采用预制构件和连接技术。
六、3.2 钢筋混凝土结构抗震性能研究抗震性能是衡量钢筋混凝土结构在地震作用下抵抗破坏能力的重要指标。
为了提高钢筋混凝土结构的抗震性能，可以采用以下几种方法：一是合理设计结构布局；二是选择合适的减震措施；三是采用加固技术和隔震技术。
七、3.3 钢筋混凝土结构耐久性研究耐久性是衡量钢筋混凝土结构使用寿命长短的重要指标。
为了提高钢筋混凝土结构的耐久性，可以采用以下几种方法：一是选择合适的材料；二是合理设计施工工艺；三是采用防腐和防护技术。
冲击荷载下混凝土破坏过程的数值模拟
冲击荷载下混凝土破坏过程的数值模拟
张德海;毛苏毅
【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(024)003
【摘要】目的探究冲击荷载作用下混凝土内部真实的破坏机理以及在不同应变率下混凝土强度随应变率的变化规律.方法基于离散单元法,采用细观二维梁-颗粒模型BPM(Beam-Particle Mode in Two Dimensions)模拟了三种不同应变率下混凝土材料的动态响应.结果从混凝土破坏图形可以看出.冲击荷载下混凝土的破坏过程实际上是混凝土内部的原生裂纹的激发、扩展、贯通直至整体结构的破坏.从混凝土应力-应变曲线可以看出.混凝土是率敏感性材料,其峰值应力和应变均随应变率的提高而增大.结论模拟结果和试验结果在达到峰值应力前的曲线基本吻合,说明梁-颗粒模型可以用来模拟混凝土在冲击荷载下的动态破坏,其结果是可靠和准确的.【总页数】4页(P389-392)
【作者】张德海;毛苏毅
【作者单位】沈阳建筑大学,土木工程学院,辽宁,沈阳,110001;沈阳建筑大学,土木工程学院,辽宁,沈阳,110001
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.4
【相关文献】
1.冲击荷载下矩形钢管混凝土柱-钢梁节点r受力性能数值模拟 [J], 刘向东;管文强;杜国锋
2.冲击荷载下大型LNG储罐混凝土外罐的数值模拟 [J], 严辰;翟希梅;王永辉
3.水平冲击荷载作用下钢管混凝土柱动力响应试验与数值模拟 [J], 郭玉荣;李炎蓁;霍静思;肖岩;李智
4.钢筋混凝土剪力墙在冲击荷载作用下的数值模拟分析 [J], 易伟建;史先达
5.冲击荷载作用下灰砂岩破坏过程及损伤数值模拟研究 [J], 张明涛; 王伟; 张思怡; 刘亚男
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ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析
ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析一、本文概述混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，在土木工程中占据了重要地位。
然而，混凝土在受力过程中会出现损伤和塑性变形，这对其静力性能产生显著影响。
为了更深入地理解混凝土的力学行为，并对工程实践提供指导，本文将对ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型进行详细分析。
本文首先简要介绍了混凝土材料的特性以及其在工程中应用的重要性。
接着，阐述了混凝土在受力过程中的损伤和塑性变形的机制，为后续分析提供理论基础。
随后，重点介绍了ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型，包括模型的基本假设、控制方程以及参数的选取。
在此基础上，本文通过实例分析了该模型在静力性能分析中的应用，包括模型的建立、加载过程以及结果的后处理。
本文旨在通过理论分析和实例验证，展示ABAQUS混凝土损伤塑性模型在静力性能分析中的有效性和实用性。
通过本文的研究，读者可以对混凝土的力学行为有更深入的理解，并掌握使用ABAQUS进行混凝土静力性能分析的方法。
这对于提高混凝土结构设计的准确性、优化施工方案以及保证工程安全具有重要意义。
二、混凝土损伤塑性模型理论混凝土作为一种复杂的多相复合材料，其力学行为受到内部微观结构、加载条件以及环境因素等多重影响。
在静力性能分析中，混凝土表现出的非线性、弹塑性以及损伤特性使得对其行为进行准确模拟成为一项挑战。
ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性模型（Concrete Damaged Plasticity Model）旨在提供一种有效的工具，用以描述混凝土在静载作用下的力学响应。
混凝土损伤塑性模型是一种基于塑性理论和损伤力学的本构模型，它结合了塑性应变和损伤因子来描述混凝土的力学行为。
在模型中，损伤被视为一种不可逆的退化过程，通过引入损伤变量来反映材料内部微裂缝的扩展和累积。
这些损伤变量在加载过程中逐渐增大，导致材料的刚度降低和承载能力下降。
该模型通过引入两个独立的损伤变量，分别模拟混凝土在拉伸和压缩状态下的损伤演化。
ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数标定及验证_刘巍
dt σt （ 1 － d t ） E0
（ 3）
在定义受压硬化时， 硬化数据是根据非弹性应 pl ABAQUS 中等效塑性应变 ε 珘 变ε 珘 定义的， c 和非弹 性应变 ε 珘 c 的关系如下 ：
pl in ε 珘 珘 c = ε c － in
dc σc （ 1 － d c ） E0
（ 4）
ck 珘 单轴受拉应力应变关系及开裂应变 ε t 示意
（ 5）
损伤因子 d 为应力状态和单轴损伤变量 d t 和 （ 6）
图1
式中： s t 和 s c 是与应力反向有关的刚度恢复下的应 力状态函数， 它们可根据下面方程定义： s t = 1 － w t r * （ σ11 ） s c = 1 － w c （ 1 － r （ σ11 ） ） 其中 r * （ σ11 ） = H（ σ11 ） =
Industrial Construction Vol. 44 ，Supplement， 2014
工业建筑 2014 年第 44 卷增刊 167
1
混凝土损伤塑性模型理论 ABAQUS 中的 CDP 模型是连续的、 基于塑性的
变形特性， 可以用式（ 1 ） 、 式（ 2 ） 描述。 pl 珘 σ t = （ 1 － d t ） E0 （ ε t － ε t ）
pl pl pl pl
（ 2） 珘） σ c = （ 1 － d c ） E0 （ ε c － ε 在采用 CDP 模型对钢筋混凝土结构进行模拟 时， 钢筋与混凝土的界面效应 （ 如粘结滑移和锁固 行为） 通过在混凝土模型中引入“拉伸硬化 ” 来模拟 钢筋与混凝土在开裂区的荷载传递作用 。拉伸硬化 ck ABAQUS 的数据是根据开裂应变 ε 珘 t 进 行 定 义 的， 珘 中等效塑性应变 ε 珘 t 和开裂应变 ε t 的关系如下 ：
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏
强冲击下钢筋混凝土的计算模型与动力破坏一、1.1 钢筋混凝土结构简介钢筋混凝土结构是一种广泛应用于建筑、桥梁、隧道等领域的结构类型。
它的主要特点是具有良好的抗压、抗拉、抗弯等性能，同时还具有较好的抗震性能。
在强冲击作用下，钢筋混凝土结构可能会出现严重的动力破坏现象，如裂缝、滑移、倒塌等。
因此，研究钢筋混凝土结构的计算模型和动力破坏机理对于提高结构的安全性能具有重要意义。
二、2.1 钢筋混凝土结构的损伤模式钢筋混凝土结构的损伤模式主要包括以下几种：(1)局部裂缝：当结构受到冲击作用时，由于内部应力的集中，可能导致局部区域出现裂缝。
这种裂缝通常是由于结构中的钢筋与混凝土之间的粘结强度不足引起的。
(2)滑移：在强烈的冲击作用下，结构的某些部位可能会发生相对滑动，导致结构的不稳定。
这种滑移通常是由于结构中的钢筋与混凝土之间的粘结强度不足以及结构的刚度不足引起的。
(3)倒塌：当结构的破坏程度达到一定程度时，可能会发生整体倒塌。
这种倒塌通常是由于结构的整体刚度不足以及结构的承载能力不足引起的。
三、3.1 钢筋混凝土结构的计算模型为了研究钢筋混凝土结构的动力破坏机理，需要建立相应的计算模型。
目前，常用的计算模型主要有以下几种：(1)双线性模型：双线性模型是一种简化的计算模型，它将结构划分为若干个单元，并假设单元之间的连接关系是直线型的。
这种模型适用于规则结构的计算分析。
(2)空间模型：空间模型是一种更为复杂的计算模型，它将结构划分为多个空间单元，并考虑了单元之间的连接关系和空间分布。
这种模型适用于非规则结构的计算分析。
(3)有限元模型：有限元模型是一种基于离散化思想的计算模型，它将结构划分为大量的单元，并通过求解线性方程组来近似求解结构的响应。
这种模型适用于复杂结构的计算分析。
四、3.2 动力破坏机理研究方法为了深入研究钢筋混凝土结构的动力破坏机理，需要采用多种方法进行综合分析。
这些方法主要包括以下几种：(1)试验研究：通过对不同冲击条件下的结构进行试验，可以获取结构的损伤过程和破坏特征，从而为理论分析提供依据。