钢筋动态本构模型及模型参数研究

邹慧辉，李 明，段 建，宋春明

(1.西北核技术研究所， 西安 710024； 2.陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室， 南京 210007)

1 引言

钢筋混凝土结构在建筑工程、桥梁和交通工程、水利和海港工程、地下工程和特殊结构等领域具有广泛的应用[1]。钢筋混凝土结构在工作过程中除了承受正常的设计荷载外，有时还要承受爆炸、冲击和撞击等动态荷载[1-2]。爆炸、冲击类强动载以短历时、高幅值及变化剧烈为特征，这意味着结构材料将承受高应变率[3]。大量研究表明[4-5]，在高应变率下，钢筋和混凝土材料均表现出不同于静态荷载作用下的强度和变形特性。材料的动态力学性能是钢筋混凝土结构动态安全分析的重要基础，因此对不同荷载作用下钢筋材料动态力学性能得研究具有重要意义。

钢材的应变率效应很早就被发现，材料的屈服强度随应变率增大而提高，并存在屈服滞后现象，图1为软钢在不同应变率下的应力应变曲线[3]。Manjoine等[6]研究了欧洲使用的钢筋在应变率范围为3×10-4s-1～1×101s-1下的力学性能，发现随着应变率的增加，屈服强度增加，强屈比降低。CEB[7]研究了不同类型的钢筋在单调加载时的应变率效应，发现随着应变率的提高，屈服强度、抗拉强度和极限应变均提高，弹性模量不受影响，并给出了不同类型钢筋的动力提高系数表达式。Malvar等[8]和Soroushian等[9]拟合了前人的试验数据，分别提出了指数和对数函数形式的经验公式。

图1 软钢的动态应力应变曲线Fig.1 Dynamic stress-strain curve of mild steel

我国的钢筋产品分为热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线以及冷加工钢筋三大系列，钢筋混凝土结构中以热轧钢筋使用最为广泛[1,2]。……