基于Ⅰ階梯度損傷理論的混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)數(shù)值模擬.pdf

1、細(xì)觀結(jié)構(gòu)影響混凝土的宏觀力學(xué)響應(yīng)，但這種宏細(xì)觀關(guān)聯(lián)機(jī)制難以被經(jīng)驗(yàn)/半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛘呓?jīng)典宏觀本構(gòu)所描述?；诮?jīng)典理論的數(shù)值模擬能反映混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的部分規(guī)律，但也出現(xiàn)了網(wǎng)格敏感性、難以揭示尺寸效應(yīng)物理本質(zhì)等疑難。本文嘗試以梯度損傷本構(gòu)描述混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)，這樣，既可以避開繁瑣的細(xì)節(jié)模擬，也可以克服計算時的網(wǎng)格敏感性。
　　首先，通過在經(jīng)典損傷本構(gòu)中引入損傷梯度、引入混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的核心要素（內(nèi)部特征長度參數(shù)）后，本文在Ⅰ階梯度損

2、傷理論的基礎(chǔ)上建立了混凝土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)響應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的本構(gòu)描述。然后，我們采用基于有限元高斯點(diǎn)的非均勻網(wǎng)格有限差分法，實(shí)現(xiàn)了損傷梯度的求解，由此得到相應(yīng)的有限元格式，進(jìn)而發(fā)展了混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)梯度損傷本構(gòu)的數(shù)值算法。最后，結(jié)合非線性有限元求解策略，編制了相應(yīng)的非線性有限元程序;采用上述模型及其程序，模擬了混凝土純彎梁、三點(diǎn)彎曲梁的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)。結(jié)果表明:
　　(1)通過在本構(gòu)方程中引入損傷梯度以

3、及具有長度量綱的內(nèi)部特征長度參數(shù)，Ⅰ階梯度損傷理論可以描述不同結(jié)構(gòu)形式、不同荷載條件下的混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，這開辟了混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)研究的新途徑。
　　(2)隨著內(nèi)部特征長度參數(shù)的增大，損傷梯度的影響逐漸加強(qiáng)，混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)越明顯，混凝土材料越不均勻，其損傷梯度的影響越不能忽略。
　　(3)隨著構(gòu)件尺寸的增大，純彎梁和無切口三點(diǎn)彎曲梁的名義強(qiáng)度逐漸減小，當(dāng)尺寸趨于無窮大時，其名義強(qiáng)度趨于極限值。
　　(4)初