《基於改進混合物理論的混凝土新型微平面模型》是依託浙江大學，由吳建營擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於改進混合物理論的混凝土新型微平面模型
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：吳建營
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
混凝土本構關係研究是混凝土結構研究的核心和基礎。已有研究或將混凝土簡化為單一勻質材料，或須模擬混凝土複雜的細觀結構，難以在精度和效率之間取得平衡。.本申請從材料細觀結構異質性和不同性質微裂縫演化機理出發，將混凝土視為由基體（砂漿和粗骨料並聯）與界面過渡區串聯組成的多相複合材料，發展一類新型微平面本構模型。研究過程中，基於薄弱面思想分別建立描述砂漿、粗骨料集（所有粗骨料集合）和界面過渡區的微平面損傷模型、微平麵塑性模型和多裂縫塑性損傷模型；基於熱力學基本原理，發展考慮各相組分相互作用的改進混合物理論，並將上述單體本構關係整合為統一的混凝土微平面本構模型；發展模型的數值算法並將其嵌入有限元分析程式；設計並進行構件和結構試驗，驗證模型的有效性。.與已有研究不同，擬發展的模型同時反映了材料細觀結構異質性和微裂縫演化機理對混凝土多維非線性行為的影響，可望套用於精細化的結構分析、設計和性態控制。
結題摘要
根據項目研究計畫，負責人在混凝土新型微平面模型及其結構局部破壞分析套用等方面開展了較為深入的研究，取得了以下研究成果： (1) 分析了當前混凝土微平面模型模型在“巨觀→細觀”物理量映射、細觀本構關係和“細觀→巨觀”均勻化等方面存在的主要問題以及產生這些問題的根源。 (2) 從應變空間彈塑性損傷理論出發，提出了一類基於運動約束的混凝土微平面彈塑性損傷模型, 引入了考慮材料內摩擦能量耗散影響的體積/偏量耦合機制，在保證能量守恆的同時能有效描述受壓體積剪漲效應，解決了微平面模型多年來存在理論難題； (3) 在不可逆熱力學和內變數理論的基礎上，將材料剛度退化和不可恢復變形作為微裂縫的各向異性演化特徵統一加以考慮，發展了一類基於靜力約束的混凝土多裂縫彈塑性損傷模型，能夠很好地反映比例載入和非比例載入下的混凝土局部損傷和破壞行為； (4) 創造性地提出了熱力學相容的張量正、負投影運算元，能夠保證任意載入路徑下的能量守恆，解決了反覆拉壓荷載下已有各向異性單邊損傷模型違反能量守恆原理這一懸而未決的理論難題，獲得了國際損傷力學界著名學者的高度評價； (5) 原創性地提出了考慮裂縫強不連續特徵的位移場統一表達形式，在國際上首次全面、系統地分析了裂縫變形協調關係和力平衡條件對內嵌裂縫模型和擴展有限元和等新型數值方法分析結果的影響，獲得了國際計算破壞力學界著名學者的高度評價； (6) 直接考慮軟化鉸引起的不連續位移，提出了高精度的內嵌軟化鉸模型理論、數值算法和有限元數值實現方法，並將其套用於混凝土框架結構破壞全過程分析，取得了良好的計算效果。 (7) 深入研究了混凝土損傷和破壞時發生的應變局部化現象，提出了同時滿足變形協調關係和應力場連續條件的混凝土破壞力學統一理論，構建了基於非線性應力—應變關係的損傷力學模型和基於黏聚力—位移跳躍的非線性斷裂力學模型之間的橋樑。 目前，在本項目資助下，負責人已在本領域公認的國際權威TOP期刊發表第一作者和通訊作者SCI收錄論文4篇、EI收錄論文1篇，國際會議論文4篇；另有3篇論文（均為通訊作者，其中2篇為第一作者）已投稿至國際頂級學術期刊。相關研究成果獲得了浙江省科學技術獎（基礎理論類）一等獎1項（第6完成人）和第12屆全國混凝土基本理論與工程套用學術會議優秀論文獎。 在研期間，培養（含在讀）碩士研究生3名，博士研究生1名。
