《基於微裂縫擴展與摩擦的混凝土隨機損傷探索》是依託華中科技大學，由張驥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於微裂縫擴展與摩擦的混凝土隨機損傷探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張驥
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
目前混凝土塑性自由能的物理機制模糊不清，致使建立在嚴格的熱力學基礎之上的混凝土損傷力學陷於尷尬困境。本項目旨在通過描述微裂縫的摩擦行為，將塑性自由能貯存和釋放的細觀機制納入到混凝土隨機損傷研究中。沿著抽象細觀和具象細觀2條思路開展本構關係研究，並將其用於隨機結構分析。在微彈簧束模型中創造細觀元件組合以代表被鎖定的塑性自由能，通過試驗獲得自由能的釋放歷程和微彈簧束的隨機斷裂規律；在多尺度損傷理論中引入由微裂縫摩擦導致的細觀附加彈性應變能，通過擴展/廣義有限元分析跟蹤微裂縫群擴展-摩擦-再擴展的耦合發展過程；開展基於混凝土隨機損傷本構關係的隨機結構非線性分析，給出結構反應量的機率分布演化進程。實現真正融為一體的混凝土隨機彈塑性損傷理論描述，使混凝土結構非線性分析具有更加可靠的物理基礎，為混凝土結構可靠性設計提供有力工具。
結題摘要
針對混凝土損傷力學由於塑性自由能的物理機制模糊不清而裹足不前的困境，本項目開展了以下幾方面的研究：抽象細觀方面，尋求彈塑性自由能的簡化直觀表示，探索細觀彈簧的隨機斷裂規律，得到巨觀損傷變數的隨機演化函式。具象細觀方面，尋求彈塑性自由能的細觀直接描寫，從細觀彈性應變能推導巨觀彈塑性自由能，尋找具有細觀力學基礎的巨觀損傷演化規律。將細觀模型植入巨觀損傷理論框架，構建完整的3維彈塑性隨機損傷本構關係，發展隱式、半隱式回映積分算法。為非線性隨機結構分析中採用的代表性樣本點的選擇，構造點群識別算法。嘗試將隨機本構用於隨機結構。開展鋼管混凝土構件試驗作為對照。 本項目從細觀角度揭示了塑性自由能的物理本質，避免了目前尚難以實際開展的非連續介質有限元分析，為彈塑性自由能給出了便於使用的半解析表達式。抽象細觀自由能函式具有明確的物理意義而令人信服，為本構關係奠定了更為堅實的科學基礎，為發展多尺度隨機損傷力學提供了一條新的途徑。本項目通過對微裂縫擴展與摩擦的抽象細觀描述，合理反映拉、剪、壓不同損傷機制，建立起公開發表的文獻中首個全面反映混凝土單邊效應和約束效應的本構模型，為混凝土結構（隨機）非線性分析提供了有力的基礎理論和實用工具。本項目的點群識別算法可減少所需代表點的數目，因而有助於控制今後大規模開展隨機結構分析的計算量。
