考虑微裂纹演化时间效应的混凝土动力损伤本构模型

海 鲁，李 杰

（同济大学土木工程学院，上海 200092）

自1917年Abrams［1］首次发现混凝土的应变率效应，人们对混凝土动力力学特性的研究已有一百多年的历史。大量试验数据表明，混凝土在动力作用下强度表现出率敏感性，即抗拉强度和抗压强度随着应变率的增加而提高［2-3］。原因一般归结为材料本身的黏性特性、微细观裂纹演化效应和宏观惯性作用3种物理机制［4-6］。相比黏性特性，在爆炸、冲击等中高应变率作用下，微裂纹演化效应和宏观惯性作用对材料动力性能的影响更为显著。通常认为：在动力分析时宏观惯性作用可自动得到反映，微裂纹演化效应则需在本构模型中加以考量［7］。

自Ladevèze［8］和Mazars［9-10］在混凝土损伤力学理论研究中做出开创性工作后，损伤本构模型逐渐成为混凝土结构非线性分析的有效工具。李杰等［11］、Wu等［12］建立的双标量弹塑性损伤模型，能够全面反映混凝土的非线性力学行为，且数值算法相对简单。文献［13-15］从随机性与非线性耦合的角度建立损伤萌生与随机演化的基本法则，系统发展了细观随机断裂模型，实现了混凝土力学性质随机性与非线性的综合反映。在损伤力学的框架下，为反映混凝土的率敏感性，一些研究者考虑应变率效应的物理机制建立动力损伤模型［16-17］。

但现有研究大多仅通过黏性规则化等方式考虑材料的黏性效应及其对损伤演化的影响，而对微裂纹尖端的惯性和其他耗散机制所导致的演化率敏感性和时间效应，并没有充分考量。……