复杂加载下混凝土弹塑性本构模型研究

"混凝土本构关系, 力学学科, 岩土" 本文主要探讨了混凝土在复杂加载条件下的弹塑性本构模型，属于固体力学领域，尤其关注岩土工程中的混凝土材料特性。混凝土作为广泛应用的建筑材料，其应力应变关系受到加载方式、应力路径和应力水平等因素的显著影响。在小幅度循环加载下，混凝土的应力应变曲线呈现出类似弹性变形的滞回特性，这种特性对于结构抗震设计和寿命预测至关重要。 文章指出，混凝土在不同静水压力下的强度特性表现出各向异性，且随着静水压力增加，这种各向异性会减弱。混凝土的破坏机制分为受压和受拉两种，导致不同的硬化损伤模式：受压硬化损伤、受拉硬化损伤以及两者的混合损伤。这些损伤模式直接影响混凝土的长期性能和耐久性。 作者基于Hsieh模型提出了三个改进点。首先，为了准确反映混凝土在低应力循环加载下无塑性变形的实验现象，他们在边界面模型中引入了应力空间的弹性域，使得初始屈服面和后续临界状态屈服面保持几何相似。其次，通过广义非线性强度准则，他们将二维模型扩展为三维弹塑性本构模型，能够更好地考虑不同应力路径下静水压力效应，并解决了边界面应力点的奇异问题。最后，针对拉压两种加载情况，他们分别提出了对应的硬化参数表达式，以描述加载过程中出现的应变软化和强度退化现象。 通过模拟多种加载路径，建立的三维弹塑性本构模型被证明能够合理地描述混凝土的一般应力应变关系特性，为实际工程应用提供了理论基础。该研究对于理解和预测混凝土在复杂环境下的行为，如地震工程、地下结构和基础设施的设计，具有重要意义。 关键词：混凝土，边界面，弹性域，循环加载，应力应变关系 中图分类号：TU43 文献标识码：A doi：10.6052/0459-1879-15-389 此研究深化了我们对混凝土力学性质的理解，为未来在岩土工程和结构设计中的应用提供了更精确的理论工具。