常用混凝土动态损伤本构模型评述

２０１１年第６期（总第２６０期）

Ｎｕｍｂｅｒ６ｉｎ２０１１（Ｔｏｔａｌ

混凝

Ｃｏｎｃｒｅｔｅ

土

理论研究

１ｌ瑾０ＲＥｌｌＣＡＬＲＥＳＥＡ：ＲＣＨ

Ｎｏ．２６０）

１．０６．００６

ｄｏｉ：１０．３９６９ｆｉ．ｉｓｓｎ．１００２ ３５５０．２０１

几种常用混凝土动态损伤本构模型评述

李世民，李晓军

（总参工程兵科研三所。河南洛阳４７１０２３）

摘要：描述了混凝土抗冲击数值模拟中常用的几种混凝土动态损伤本构模型．包括ＨＪＣ、ＲＨＴ、Ｌｕ儿、Ｍａｒｌｖａｒ及ＴＣＫ本构模型。在此基础上，从动力本构模型的极限面定义、损伤定义、状态方程、应变率强化效应及模型参数标定方面综合分析和评述了各本构模型。对于混凝土抗冲击问题的数值模拟及混凝土动态损伤本构研究具有参考意义。关键词：混凝土；冲击；损伤；动态本构模型中图分类号：ＴＵ５２８．０ｌ

文献标志码：Ａ

文章编号：

１００２—３５５０（２０１Ｉ）０６—００１９—０４

Ｒｅｖｉｅｗ

ｏｎｃｕｒｒｅｎｔ

ｄｙｎａｍｉｃｄａｍａｇｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓｏｆ

ｃｏｎｃｒｅｔｅ

１，１Ｓｈｉ－ｍｉｎ，ＬＩＸｉａｏ－ｊｕｎ

（ＴｈｅＴｈｉｒｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｃｒｓｏｆＧｅｎｃｒａｌＳｔａｆｆ，Ｌｕｏｙａｎ９４７１０２３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ

ｃｕｒｒｅｎｔｄｙｎａｍｉｃｄａｍａｇｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓｆｏｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｃｋｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｒｃｄｅｓｃｒｉｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＨＪＣ，

ａｒｅ

ＲＨＴ，Ｌ心儿，Ｍａｒｌｖａｒ，ａｎｄＴＣＫｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅｓｅｓｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓ

ｓｔａｔｅ

ｒｅｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｌｉｍｉｔｓｕｒｆａｃｅｓｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｄａｍａｇｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，

ｅｑｕａｔｉｏｎ．ｓｔｒａｉｎ

ｒａｔｅ

ｅｎｈａｌｌｃｅｍｅｎｔａｎｄｍｏｄｅｌｐｍａｍｅｔｅｒｓ’ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｉｔｈａｖｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｃｋｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ

ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｙｎａｍｉｃｄａｍａｇｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｓｈｏｃｋ；ｄａｍａｇｅ；ｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌ

０

引言

混凝土是工程建造中最广泛使用的工程材料。近年来，武器

工——准静态单轴抗压强度；

＿ｓ。——量纲一化的最大等效屈服强度；Ｐ——量纲一化的压力，ｐ印犹；

的发展和工程防护的需要快速推动了混凝土抗冲击问题的研究。数值模拟分析一直是研究混凝土抗冲击的一种重要方法。另一方面，损伤型动力本构模型因其概念明确，考虑问题全面，能较好描述混凝土动力行为，而在数值计算中被广泛使用。然而，损伤型动态本构通常较复杂，研究人员必须首先理解这些本构模型，熟悉其适用条件、参数物理意义，并输入正确的参数值。目前，较常用的混凝土动态损伤本构模型主要有ＨＪＣ、ＲＨＴ、ＬＬＮＬ、Ｍａｌｖａｒ、ＴＣＫ等本构模型。本研究介绍、分析和综合评述了这几种混凝土动态损伤本构模型，对于混凝土抗冲击问题的数值模拟及混凝土动态损伤本构研究具有参考意义。

１１．１

Ｐ－真实压力；

吾．＿—等效应变率，毒戡；

言——真实应变率；

南——参考应变率，１．０Ｓ－Ｉ；

Ｄ—－损伤因子（０≤Ｄ≤１．０）；

Ａ——量纲一化的内聚强度；

Ｂ——量纲一化的压力硬化系数；

Ⅳ——压力硬化指数；Ｃ——应变率系数。

损伤因子Ｄ由等效塑性应变和塑性体积应变累加得到：

常用混凝土动态损伤本构模型简述

ＨＴＣ本构模型

ＨＪＣ本构模型是Ｈｏｍｑｕｉｓｔｔｌ】等在第１４届国际弹道会议上

Ｄｅ艺（△占ｐ＋△脚）／（班∥）

式中：△岛——等效塑性应变增量；

（２）

△胁——塑性体积应变增量；

报道的。该模型的等效屈服强度是压力、应变率及损伤的Ｊ哥ｉ数；其损伤积累是塑性体积应变、等效塑性应变及压力的函数；而压力是体积应变（包括永久压垮状态）的函数（图１）。

Ｉ－ＩＪＣ模型的等效屈服强度为：

矿名阴（Ｉ－Ｄ）＋ＢＦｊ￣】（１＋Ｃｌｎ；‘）

（１）

咖∥——常压Ｐ作用下材料破碎时的塑性应变和塑性

体积应变。

由塑性体积应变引起的损伤包含在式（２）中。大多数情况下，损伤的主要部分是由等效塑性应变引起的。

ＨＪＣ模型的状态方程（尸中关系 …… 此处隐藏：6478字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……