钢筋混凝土、混凝土和钢纤维混凝土的非线性材料行为可以通过“各向异性 | 损伤”或“各向同性 | 损伤”材料模型进行表征。
应力-应变图非反对称 与其他材料模型不同,“各向同性 | 损伤”和“各向异性 | 损伤”模型的应力-应变图并不相对于原点反对称。因此,这些模型可以反映混凝土或钢筋混凝土在受压和受拉时的不同行为。
裂纹形成 - 润滑裂纹模型 这些模型还可以反映由于裂纹形成导致的材料刚度的连续退化。为此,采用了一种润滑裂纹模型(“Smeared crack model”)。下图示意了离散裂纹(a)和润滑裂纹(b)建模的可能性。
这些模型的基本思想是,将应变状态分解为基材应变和裂纹应变的加和。当出现裂纹时,假定基材继续保持弹性,所有额外的应变发生在裂纹处。裂纹不是单个描述的,而是作为在单元上分布的所谓“润滑”损伤来建模。
损伤参数 两个模型的区别在于刚度减少的方式。
- 在“各向同性 | 损伤”材料模型中,通过一个标量损伤参数实现刚度的减小。
- 在“各向异性 | 损伤”材料模型中,刚度的减少是通过损伤张量逐单元实现的。
各向同性 | 损伤
方向无关的退化 混凝土的各向同性损伤通过材料刚度的方向无关退化来表征。这种退化通过一个标量损伤参数在所有空间方向上均等地减少刚度,这是简单连续损伤模型(Mazars损伤模型)的典型特征。
不考虑主应力方向,而损伤是在捕捉包括垂直于平面的第三方向的等效应变方向上发生的。应力张量的拉伸和压缩区域分别以不同的损伤参数进行处理。
“参考单元尺寸”控制裂纹区域的应变如何缩放到单元长度。当设置为零的默认值时,不进行缩放。这样就可以逼真地反映钢纤维混凝土的材料行为。
各向异性 | 损伤
方向相关的退化 混凝土的各向异性损伤通过方向相关的材料刚度减小来表征,并通过一个损伤张量描述。因此,可以反映拉伸、压缩和剪切方向上的不同刚度。
物理上,裂纹表现为具有优先取向的不连续弱化区,从而导致与裂纹平面垂直和平行的正、剪切刚度显著不同。因此,材料局部表现出正交各向异性或横向各向同性行为。