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原文传递一种弹塑性损伤力学模型及其参数标定方法

专利名称：	一种弹塑性损伤力学模型及其参数标定方法
摘要：	本发明提供了一种弹塑性损伤力学模型，该弹塑性损伤力学模型包括弹性、塑性、损伤以及塑性损伤耦合状态；该弹塑性损伤力学模型中应力‑应变计算公式如下：εe为弹性应变张量，其包含三个分量和横向应变和中引入塑性应变影响系数k，其采用反正切函数形式进行表示：本发明所提供的弹塑性损伤力学模型考虑了细观结构对横向变形的影响，能够准确开展混凝土结构受力分析，可为准确预测隧道及地下工程混凝土支护结构行为提供指导。本发明还公开了上述弹塑性损伤力学模型中参数的标定方法，操作方便。
专利类型：	发明专利
申请人：	中南大学;中国建筑第五工程局有限公司
发明人：	雷明锋;赵晨阳;李水生;贾朝军;肖勇卓;张运波;刘凌晖;杨子汉;施成华
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-21T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-21T00:00:00+0800
申请号：	CN202311052086.8
公开号：	CN117091944A
代理机构：	长沙七源专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	周晓艳;张勇
分类号：	G01N3/06;G01N3/08;G06F30/13;G06F30/20;G16C60/00;G06F119/14;G;G01;G06;G16;G01N;G06F;G16C;G01N3;G06F30;G16C60;G06F119;G01N3/06;G01N3/08;G06F30/13;G06F30/20;G16C60/00;G06F119/14
申请人地址：	410083 湖南省长沙市麓山南路932号;
主权项：	1.一种弹塑性损伤力学模型，其特征在于，该弹塑性损伤力学模型包括弹性、塑性、损伤以及塑性损伤耦合状态；该弹塑性损伤力学模型中应力-应变计算公式如下：其中：σ为应力张量；为损伤状态下的有效弹性张量；d为损伤变量；εe为弹性应变张量，其包含三个分量/>和/>如下： ε1为轴向应变，ε2和ε3均为横向应变，上标e、p分别表示弹性应变和塑性应变；k为塑性应变影响系数，其采用反正切函数形式进行表示：系数A为幅值，用于表示峰值前、后塑性应变影响系数波动；系数B为波动系数，用于表示峰值前塑性应变影响系数向峰值后塑性应变影响系数变化速率的大小；系数C为应力峰值前、后塑性应变影响系数的平均值；R(dc)为损伤抗力，Rdc,max是R(dc)的最大值；σp为应力峰值。 2.根据权利要求1所述的弹塑性损伤力学模型，其特征在于，损伤状态下的有效弹性张量如下：其中：μd为损伤状态下的剪切模量，μ0为无损状态下的剪切模量，v0是材料的泊松比；kd为损伤状态下的体积模量，/>k0为无损状态下的体积压缩模量，/>K＝I-J，I、J和K分别为对称四阶单位张量、静水压力四阶单位张量和偏差四阶单位张量。 3.根据权利要求2所述的弹塑性损伤力学模型，其特征在于，当材料达到塑性状态时，裂隙面上的塑性函数fp(σc)需满足下式：其中：η为裂隙面的摩擦系数；\|\|τ\|\|为局部应力σc在裂隙面内投影τ的模，为局部应力σc在裂隙面上的法向投影，在不可逆热力学框架以及裂隙闭合摩擦情况下，是与特征单元体中裂纹分布方式相关联的四阶应变张量，εp为塑性应变张量。 4.根据权利要求3所述的弹塑性损伤力学模型，其特征在于，材料进入塑性状态后，其塑性势函数gp(σc)如下：其中：γ为常数。 5.根据权利要求3或4所述的弹塑性损伤力学模型，其特征在于，当材料达到损伤状态时，损伤函数fd满足以下公式： fd＝Yd-R(d)＞0；其中：Yd为损伤驱动力，R(d)为损伤抗力，/>dc为损伤变量特征值，R(dc)为损伤变量d处于特征值时的损伤抗力值。 6.根据权利要求5所述的弹塑性损伤力学模型，其特征在于，该弹塑性损伤力学模型在弹性状态下总应变张量ε与弹性应变张量εe相等。 7.一种如权利要求1-6任意一项所述的弹塑性损伤力学模型的参数标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制作试验块；步骤二、通过步骤一所得的试验块进行三轴加载试验得到应力-轴向应变、应力-横向应变曲线；步骤三、根据应力-轴向应变曲线以及应力-横向应变曲线的弹性段计算材料的弹性模量及泊松比；步骤四、采用参数标定方法标定弹塑性损伤力学模型中的参数。 8.根据权利要求7所述的参数标定方法，其特征在于，所述步骤三中：采用应力峰值σp的60％和40％位置处的轴向应力σ1、轴向应变ε1、横向应变ε3计算材料的弹性模量和泊松比： 9.根据权利要求7所述的参数标定方法，其特征在于，所述步骤四中需要标定的参数包括：裂隙面的摩擦系数η、损伤变量特征值dc、损伤变量d处于特征值时的损伤抗力值R(dc)、常数γ、系数A、系数B以及系数C。
所属类别：	发明专利