延性金屬彈塑性損傷模型研究與應(yīng)用.pdf

1、根據(jù)在役鋼結(jié)構(gòu)工程事故,可以總結(jié)出,鋼結(jié)構(gòu)在長時間的使用中會遭受不同程度的內(nèi)部損傷,損傷造成結(jié)構(gòu)的抗力減小,發(fā)展到最終可能導(dǎo)致工程事故的發(fā)生,造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。由此可見材料的損傷對結(jié)構(gòu)的破壞非常嚴重。
　　本文以彈塑性、損傷理論為基礎(chǔ),推導(dǎo)出了延性金屬的彈塑性損傷方程,利用有限元分析方法,對一榀鋼框架進行了計算與分析。研究其在大應(yīng)變下,損傷對鋼材的影響。分析了鋼框架在荷載作用下,何時產(chǎn)生損傷、損傷如何演化、產(chǎn)生損傷之后

2、,材料的物理關(guān)系如何變化等問題。
　　主要從以下三方面展開工作:
　　1.通過對已有的彈塑性、材料非線性理論整理和分析,對于延性金屬選擇了一種合適的彈塑性硬化模型。在已有硬化模型的基礎(chǔ)上,基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)理論,給出了延性金屬彈塑性損傷演化模型建立的方法和損傷變量的選取原則,推導(dǎo)出了彈塑性損傷演化方程。
　　2.采用J.Lemaitred(勒梅特)的應(yīng)變等價原理,將選定的損傷演化方程和延性金屬在無損狀態(tài)下的材料本構(gòu)關(guān)

3、系進行耦合,給出延性金屬彈塑性損傷模型?；谡Z言FORTRAN,遵循ABAQUS用戶子程序UMAT的編寫要求,將延性金屬損傷模型的本構(gòu)關(guān)系寫進ABAQUS子程序中。
　　3.本文定義的塑性損傷模型,具有“應(yīng)力三軸比依賴”,此損傷模型具有兩個特點:第一:損傷演化值的變化除了與等效塑性應(yīng)變的變化有關(guān)系,還與靜水壓力有關(guān)。第二:損傷模型與靜水壓力、塑性應(yīng)變耦合。
　　4.以單個單元、多單元分別驗證子程序計算的有效性,將結(jié)果和單向拉

4、伸實驗進行對比,驗證子程序的合理性。建立鋼框架有限元模型,對其進行靜力加載,得到損傷對鋼材性能的影響規(guī)律。從得到的結(jié)果可知,在不考慮損傷的情況下,即在真實應(yīng)力-應(yīng)變空間,鋼材力學(xué)性能表現(xiàn)為:應(yīng)力隨著應(yīng)變的增大一直增大,這明顯不符合客觀事實,因此,在對鋼結(jié)構(gòu)進行塑性階段的分析時,必須考慮損傷對其的影響。損傷使得鋼材應(yīng)力-應(yīng)變曲線歷經(jīng)彈性段、強化段、軟化下降段。塑性變形的產(chǎn)生,會加速損傷的產(chǎn)生,在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)該避免部分構(gòu)件先進入塑性階