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1、我國混凝土損傷本構(gòu)關(guān)系的研究現(xiàn)狀摘要：從彈性與塑性損傷、各向同性與各向異性損傷、靜力與動力損傷、宏觀唯象以及細(xì)觀和微觀損傷、局部化與非局部化損傷這5個(gè)不同側(cè)重點(diǎn)考慮，歸納介紹了近幾年來我國學(xué)者在混凝土損傷類木構(gòu)關(guān)系領(lǐng)域研究的進(jìn)展，并提出了自己的意見，對其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：混凝土；損傷；木構(gòu)關(guān)系；研究現(xiàn)狀引言混凝土是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)屮運(yùn)用最廣泛的材料，它的破壞是山于材料內(nèi)分布的微孔洞、微裂紋在荷載的作用下不斷成核、擴(kuò)展、貫通形成広觀裂紋，造成承載力下降導(dǎo)致的。要分析混凝土結(jié)構(gòu)的受力特性，確保結(jié)構(gòu)的可靠性，盂要研究其微損傷的演化規(guī)律。自1976年Dougill
2、最早將損傷力學(xué)用于研究混凝土的受力性能以來，各種混凝土本構(gòu)關(guān)系應(yīng)運(yùn)而生，不斷發(fā)展。從最初的單軸受拉各向同性彈性損傷模型，到現(xiàn)在針對具體情況冇側(cè)重點(diǎn)的建立起得的各種不同的損傷模型。本文從彈性與塑性損傷、各向同性與各向界性損傷、靜力與動力損傷、広觀唯象以及細(xì)觀和微觀損你局部化與非局部化損傷這5個(gè)不同側(cè)重點(diǎn)考慮，介紹了近兒年來我國學(xué)者在混凝土損傷類木構(gòu)關(guān)系領(lǐng)域研究的進(jìn)展，并對其發(fā)展進(jìn)行了展望。1彈性與彈塑性損傷模型混凝土是一種多相復(fù)雜的準(zhǔn)脆性材料，在單軸或多軸壓縮荷載作用下，混凝土表現(xiàn)出一定的塑性?；炷翐p傷模型按照是否為塑性理論結(jié)合，可分為彈性損傷模型與彈塑性損傷模
3、型。兩者的區(qū)別主要在于，彈性損傷模型只考慮損傷對剛度的影響，彈贈性損傷模型考慮卸載時(shí)不可恢復(fù)的變形，卸載彈模不同,見圖1。圖1循環(huán)加卸載實(shí)驗(yàn)的混凝土應(yīng)力■應(yīng)變曲線相比而言，彈塑性模型能夠更為準(zhǔn)確的描述混凝土的損傷演化特性，因而更加受到學(xué)者們的關(guān)注，近年來有很人的發(fā)展。但由于彈蛾性模型需要求解損傷與塑性耦合的復(fù)雜過程，計(jì)算復(fù)雜，參數(shù)眾多，彈性損傷模型便于實(shí)際工程應(yīng)用。1.1彈性損傷模型在損傷力學(xué)理論早期的發(fā)展過程屮建立了一些經(jīng)典的混凝土損傷模型，這些模型是在對金屬損傷研究的基礎(chǔ)上考慮混凝土類材料的特性發(fā)展而來的。Loland和Mazars的損傷模型都是參照實(shí)驗(yàn)得出
4、的拉伸應(yīng)力應(yīng)變Illi線，將Illi線以應(yīng)力峰值劃為兩端，分別用函數(shù)模擬。假設(shè)材料為各向同性彈性體，損傷也是各向同性，Loland假定應(yīng)力峰值以前有效應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，而峰值］\有效應(yīng)力為一常數(shù)。Mazars根據(jù)Terrien的混凝土單軸拉伸試驗(yàn)曲線，假定峰值應(yīng)力而，應(yīng)力應(yīng)變曲線為直線，峰值應(yīng)力后為下降段曲線。Sidoroff等人提出能量等價(jià)原理，并提出了損傷面的概念，損傷是在損傷閾值面上發(fā)生。Krajcinovic以Helmholtz自由能理論為基礎(chǔ)，參照塑性力學(xué)方法引入了損傷面的概念，假設(shè)損傷演變速度的方向垂直于損傷面，導(dǎo)出了損傷木構(gòu)方程及損傷演化方程⑴。以
5、上經(jīng)典的彈性損傷模型均是在單調(diào)加載的情況下建立的，也未考慮混凝土的非線性。李止在文獻(xiàn)⑵中指出混凝土作為一種準(zhǔn)脆性材料，混凝土的犁性變形主要發(fā)牛在受壓損傷較人情況下，而受拉損傷情況下，卸載后塑性應(yīng)變很小,接近脆性。在地震作用下，混凝土結(jié)構(gòu)主要發(fā)生受拉損傷，受壓損傷程度較小。因此，彈性損傷模型對于一般梢度要求的地震損傷分析也是貝有適用性的。并對Faria和Oliver等人所捉出的混凝土損傷模型在反復(fù)荷載作用下混凝土剛度恢復(fù)效應(yīng)的方血做出了修正，得到了一種能夠較合理地描述反復(fù)荷載作用下混凝土的受拉行為，且計(jì)算效率高、適用性好的材料模型。劉軍⑶忽略了對非彈性變形，依據(jù)是
6、熱力學(xué)定律、內(nèi)變雖理論以及能雖耗散原理建立一種相對簡單的混凝土損傷本構(gòu)模型，采用雙標(biāo)量損傷變量來描述混凝土的拉伸和壓縮不等性、剛度及強(qiáng)度退化特性，通過分解白由能為體積和剪切兩個(gè)部分來考慮單邊效應(yīng)，用一個(gè)附加的彈性率相關(guān)條件來考慮彈性的率敏感性,不僅考慮了混凝土的非線性，而且避免了彈塑性模型的不收斂問題。馬懷發(fā)等⑷提出了-?種適用于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的雙折線彈性損傷模型。1.1彈塑性損傷模型彈塑性損傷模型主要分為三類：第一類是在塑性本構(gòu)關(guān)系中引入損傷變量描述材料的剛度退化，損傷變量與幫性變形耦合；笫二類將彈性和損傷耦合在一起，屬于半解耦；第三類將彈性、犁性、損傷完全解
7、耦考慮。將損傷機(jī)制引入到本構(gòu)關(guān)系中的方法也可分為三類：應(yīng)變等效原理；能量等效方法；熱力學(xué)內(nèi)變量理論。常曉林⑸用基于應(yīng)變等價(jià)原理的標(biāo)量損傷來描述混凝十?的剛度退化，采用帶拉斷的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則作為塑性損傷模型的屈服準(zhǔn)則以及非關(guān)聯(lián)的Durcker-Parager塑性勢函數(shù)，在熱力學(xué)和連續(xù)損傷理論的椎架內(nèi)建立損傷準(zhǔn)則和損傷演化方程，提出了一種改進(jìn)的混凝土塑性損傷模型，這是-?種川應(yīng)變等效原理將損傷完全耦合在變形屮的模型。徐強(qiáng)⑹假設(shè)損傷閥值函數(shù)和屈服函數(shù)相同，拉壓不耦合，且Helmeholtz比自由能與耗散勢函數(shù)為Legendre變換，將損傷與應(yīng)變耦合，利用
8、能夠反映混凝土拉壓方向不
