混凝土各向异性损伤模型的数学和热力学表述
迄今为止,无论是细观损伤模型、宏观(连续)损伤模型还是微平面模型等方法,均难以合理地描述混凝土等准脆性材料的各向异性损伤.为了(部分)解决这一问题并考察这些模型之间的内在联系,首先发展了连续损伤力学模型的数学表述方法即改进的张度表示理论,引入宏观体积模量和剪切模量定向分布函数,并将相应的球量损伤和偏量损伤定向分布函数展开为宏观损伤变量的傅里叶级数形式,建立了弹性损伤材料刚度张量与宏观损伤变量之间的一般关系式.利用上述方法,采用损伤标量描述球量空间各向同性损伤,分别采用损伤标量和二阶损伤张量描述偏量空间的非线性行为,建立了相应的各向同性损伤和正交各向异性损伤模型而无需引入应变等效或能量等效等唯象学假定.其次,基于内变量理论和不可逆热力学基本原理发展了与上述数学表述方法等效的热力学表述方法,给出了材料Helmholtz自由能的一般表达式,并利用最大损伤耗散原理建立了宏观损伤变量的演化法则.作为示例,给出了上述各向同性损伤和正交各向异性损伤模型的热力学表述方法.最后,为了探讨材料微裂缝演化对宏观力学行为的影响,选取反映材料微观结构的组构张量作为宏观损伤变量,发展了混凝土二阶和四阶微平面模型的数学表述和热力学表述,建立了宏观和微平面层次各物理量如损伤变量、损伤能释放率、损伤耗散以及损伤演化法则等之间的内在联系.所建立的损伤力学模型数学和热力学表述方法具有较好的通用性,可以应用于今后混凝土多尺度损伤模型研究.
损伤诱致各向异性、本构模型、表示理论、微平面理论、热力学、混凝土
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TU318~+.1;TU528.1(建筑结构)
作者发表在Mechanics of Materials两篇论文[56,60]的总结和发展,亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究课题2008ZA10
2010-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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