混凝土损伤塑性梯度依赖本构理论与数值计算-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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混凝土损伤塑性梯度依赖本构理论与数值计算

项目名称：混凝土损伤塑性梯度依赖本构理论与数值计算
项目类别：面上项目
批准号：10472072
申请代码：A020301
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：沈新普
负责人职称：教授
依托单位：沈阳工业大学
批准年度：2004

中文摘要：

本研究的目标是建立描述混凝土破坏行为的梯度依赖非局部正交异性损伤与塑性耦合的本构理论，并改进与梯度项相关的数值算法，开发出具有网格稳定性的有限元软件包。主要内容包括5个方面1. 在连续介质热力学框架内建立梯度依赖非局部正交异性损伤张量及非局部等效塑性应变标量的'热力学共轭力'的表达式，并将两类梯度依赖非局部变量的共轭力引入到耦合的梯度依赖的塑性屈服条件及损伤加载条件中。2.建立数值求解损伤梯度依赖项和塑性应变梯度依赖项的高效的数值求解格式, 计算由常规有限元法得到的离散高斯点上的损伤场和等效塑性应变的梯度场、Laplacian值。3. 损伤塑性两类内变量的梯度依赖项的特征长度值的试验标定。4.完善混凝土张量损伤与塑性耦合的局部本构理论，建立各向异性损伤与塑性耦合时的塑性流动和损伤演化律的理论及数值求解格式。5. 模型理论的有限元程序模块化。

中文主题词：弹塑性；损伤；梯度依赖非局部模型；白光散斑数字成像技术；混凝

英文摘要：

Elastoplasticity; damage; grad

英文主题词： Elastoplasticity; damage; grad

结论摘要：

本研究采用了连续介质弹塑性损伤耦合理论，深入研究了混凝土类材料与结构的破坏失效这一重要课题。取得的创新成果有以下4点1. 在一般热力学分析的基础上，在国际上首次提出了一种新的梯度依赖非局部损伤模型。由于在梯度依赖的非局部损伤共轭力的表达式中根据热力学原理同时引入损伤的梯度项和Laplace项，从而使得新模型具有完善的热力学基础。2. 针对梯度依赖损伤模型，在国际上首次提出了一种基于移动最小二乘法的新型的损伤梯度项的数值计算方法，从而将常规有限元与梯度依赖非局部本构结合起来。给出的数值算例证明了新方法的有效性。3.本研究使用白光散斑数字成像技术研究了混凝土试件在混合载荷作用下损伤过程区的演化过程，测量了混凝土试件表面的位移场和应变场的分布情况。分别选用了双边缺口和单边缺口混凝土梁为研究对象。4.上述试验现象被数值模拟证实。数值模拟采用了Abaqus有限元软件作为工具，详细研究了损伤过程区的分布情况及损伤过程区长度参数演化规律，计算了混凝土试件的损伤过程区的长度值及其随载荷增加而发生的变化规律。损伤区的这些几何参数可以在以后的梯度依赖损伤模型数值计算时用作内部长度参数取值的参考。

成果综合统计