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基于多尺度分析的混凝土损伤本构理论研究结果

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:将前述推导的理论结果与直接随机模拟的结果进行对比,随机模拟中取10万个细观单元组成并联系统。图3-21直接随机模拟与理论结果对比应用Taylor[97]提到的混凝土单轴受拉重复加载试验。分别采用对数正态分布与Weibull分布模拟试验结果,所得理论结果与试验结果的对比如图3-22。这里分别采用数正态分布与Weibull分布模拟实验结果。图3-23单轴受压重复加载结果

基于多尺度分析的混凝土损伤本构理论研究结果

数值模拟中,细观单元断裂应变的分布仍然采用前述抽象细观弹性-断裂模型中采用的对数正态分布,其密度函数和参数的表达式如式(3-22)、式(3-21)和式(3-20)。另一方面,由于对数正态分布的分布函数没有解析表达式,其计算需耗费一定的计算量,这里同时尝试采用Weibull分布作为对数正态分布的一种近似逼近。Weibull分布的密度函数为

积分可得分布函数

分布的均值和方差表达式为

其中,Γ(·)为Gamma函数。

这里采用直接随机模拟方法,即直接模拟具有大量单元的并联系统,验证理论推导的正确性。将前述推导的理论结果(即式3-82)与直接随机模拟的结果进行对比,随机模拟中取10万个细观单元组成并联系统。数值模拟参数取:E0=37 559MPa,ηs=0.15,ηe=0.3,λ=5.0,ζ=0.45,a=190,b=2.0。由图3-21中的结果可以看出,直接随机模拟的结果与本书的解析结果非常吻合,验证了本书理论推导的正确性。同时采用本书的理论结果,其计算效率较之直接随机模拟有明显的提高。

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图3-21 直接随机模拟与理论结果对比

应用Taylor[97]提到的混凝土单轴受拉重复加载试验。分别采用对数正态分布与Weibull分布模拟试验结果,所得理论结果与试验结果的对比如图3-22。实测试件的弹性模量为:E0=34 810MPa,模拟中,采用的对数正态分布计算参数为λ=5.0,ζ=0.35,ηs=0.09,ηe=0.25;Weibull分布的计算参数为a=180,b=2.4,ηs=0.09,ηe=0.20。

图3-22 单轴受拉重复加载结果

Karsan and Jirsa[96]进行了混凝土单轴受压重复加载试验。这里分别采用数正态分布与Weibull分布模拟实验结果。实测混凝土弹性模量E0=32 000MPa,对数正态分布的计算参数为λ=7.38,ζ=0.71,ηs=0.12,ηe=0.25;Weibull分布的计算参数为a=2 100,b=1.35,ηs=0.13,ηe=0.25。模型结果与试验结果的对比如图3-23。

由对比结果可以看出,本书模型能够同时描述混凝土在重复荷载作用下的损伤和滞回性能,并且计算简单,易于实现。另一方面,不论是单轴受拉结果还是单轴受压结果,对数正态分布得到的结果均更接近试验结果。

图3-23 单轴受压重复加载结果

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