延性金屬?gòu)椝苄該p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(zhǎng)時(shí)間的使用中會(huì)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(cái)產(chǎn)損失。由此可見(jiàn)材料的損傷對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞非常嚴(yán)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(duì)一榀鋼框架進(jìn)行了計(jì)算與分析。研究其在大應(yīng)變下,損傷對(duì)鋼材的影響。分析了鋼框架在荷載作用下,何時(shí)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(wèn)題。
　　主要從以下三方面展開(kāi)工作:
　　1.通過(guò)對(duì)已有的彈塑性、材料非線性理論整理和分析,對(duì)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?gòu)椝苄該p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(jià)原理,將選定的損傷演化方程和延性金屬在無(wú)損狀態(tài)下的材料本構(gòu)關(guān)

3、系進(jìn)行耦合,給出延性金屬?gòu)椝苄該p傷模型。基于語(yǔ)言FORTRAN,遵循ABAQUS用戶子程序UMAT的編寫(xiě)要求,將延性金屬損傷模型的本構(gòu)關(guān)系寫(xiě)進(jìn)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(gè)特點(diǎn):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(gè)單元、多單元分別驗(yàn)證子程序計(jì)算的有效性,將結(jié)果和單向拉

4、伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證子程序的合理性。建立鋼框架有限元模型,對(duì)其進(jìn)行靜力加載,得到損傷對(duì)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(shí)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(shí),因此,在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行塑性階段的分析時(shí),必須考慮損傷對(duì)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(qiáng)化段、軟化下降段。塑性變形的產(chǎn)生,會(huì)加速損傷的產(chǎn)生,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該避免部分構(gòu)件先進(jìn)入塑性階