基于能量的弹塑性损伤实用本构模型 - oalib.pdf

30 卷 5 期 Vol.30 No.5 工 程 力 学 2013 年 5 月 May 2013 ENGINEERING MECHANICS 172 文章编号：1000-4750(2013)05-0172-09 基于能量的弹塑性损伤实用本构模型 1 1 2 齐 虎 ，李云贵 ，吕西林 (1. 中国建筑科学研究院，北京 100013 ；2. 同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092) 摘 要：建立一个实用的弹塑性损伤本构模型。在有效应力空间采用经验公式计算塑性变形，能将模型塑性部分 与损伤部分解耦，降低模型的数值处理复杂性，同时大大简化模型塑性应变的计算。结合不可逆热力学理论，基 于损伤能量释放率建立损伤准则，损伤能量释放率由修正后的弹性Helmholtz 自由能导出，模型中将弹性Helmholtz 自由能分解为应力球量部分和应力偏量部分，将其应力球量部分产生的损伤取为 ，同时根据应力状态引入折减 系数对其应力偏量部分进行修正，使得模型能较为准确的模拟混凝土材料在双轴加载下的本构行为。将应力张量 谱分解为正、负两部分以分别定义材料受拉、受压损伤演化，并采用受拉损伤变量、受压损伤变量分别模拟混 土材料在拉、压加载下的本构特性。引入一个加权损伤变量使得模型能较准确的反映混凝土材料的“拉-压软化效 应”。最后该文给出初步试验验证，证明了该文模型的有效性。 关键词：弹性Helmholtz 自由能；混凝土；本构模型；损伤力学；损伤能量释放率 中图分类号：TU313 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.01.0034 A PRACTICAL ELASTIC PLASTIC DAMAGE CONSTITUTIVE MODEL BASED ON ENERGY 1 1 2 QI Hu , LI Yun-gui , L Xi-lin (1. China Academy of Building Research, Beijing 100013, China; 2. Institute of Structural Engineering and Disaster Reduction, Tongji Univer sity, Shanghai 200092, China) Abstract: In this article, an energy based practical elastic plastic damage constitutive model is established. The effective stress space concept is adopted which can decouple the damage and plastic processes. Empirical formula is used to determine the plastic deformations in effective stress space which can improve the calculation efficiency. Within a framework of irreversible thermodynamics, the damage criteria are based on elastic damage en