本申请涉及混凝土损伤分析,尤其涉及一种普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术:
1、随着现代建筑技术的快速发展,混凝土已成为建筑工程中不可或缺的主要材料之一。混凝土以其良好的抗压强度、低成本和易于施工的特点,在桥梁、道路、高层建筑、动力机器基础等基础设施建设中得到了广泛应用。然而,随着使用年限的增加和外部环境的影响,混凝土结构会逐渐出现损伤,尤其是在动态荷载作用下,混凝土的疲劳损伤问题日益凸显。为了提高混凝土结构的耐久性和安全性,纤维混凝土应运而生。纤维混凝土是在普通混凝土中掺入短纤维材料,如钢纤维、聚丙烯纤维等,这些纤维能够有效地提高混凝土的抗裂性、韧性和疲劳性能,从而显著提升混凝土结构的使用寿命和可靠性。
2、混凝土结构的疲劳性能研究对于确保工程结构的长期稳定性和安全性至关重要。疲劳是指材料在反复荷载作用下裂纹逐渐产生并扩展,最终导致结构失效的现象。混凝土结构在实际使用过程中,常常承受着交通荷载、风荷载等多种循环荷载的作用,这些荷载会导致混凝土结构产生疲劳损伤。长期的疲劳损伤累积可能会引发结构性能的退化,甚至造成结构的破坏。因此,深入研究普通混凝土和纤维混凝土的疲劳特性,探索其损伤演化规律,对于预测和评估混凝土结构的使用寿命,制定合理的维护和加固措施具有重要意义。
3、尽管纤维混凝土在提高混凝土结构疲劳性能方面取得了显著成效,但现有的混凝土疲劳损伤演化计算方法仍存在一定的局限性。这些方法往往基于简化的模型和假设,大多只适用于普通混凝土而难以准确描述纤维混凝土在复杂应力状态下的疲劳行为。此外,相关方法在考虑纤维的类型和掺量等因素对混凝土疲劳性能影响时,往往缺乏足够的精确性和适用性。
4、可见,相关技术对普通混凝土和纤维混凝土的疲劳损失演化计算存在精确性低和适用性较小的问题。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提出一种普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,以解决相关技术中对普通混凝土和纤维混凝土的疲劳损失演化计算存在精确性低和适用性较小的问题。
2、为了解决上述技术问题,本申请实施例提供一种普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,包括如下步骤:
3、对混凝土结构进行有限元离散和微观平面分析,建立基础模型,其中,基础模型用于描述混凝土应力应变关系的基本框架,基础模型包括初始微观平面本构关系;
4、对普通混凝土进行单轴压缩和单轴拉伸试验,并基于试验得到的第一宏观力学参数校准初始微观平面本构关系,以得到普通混凝土本构模型,普通混凝土本构模型包括普通混凝土微观平面本构关系;
5、对纤维混凝土进行单轴压缩、狗骨形试样单轴拉伸和三点弯曲梁试验,并基于试验得到的第二宏观力学参数校准普通混凝土微观平面本构关系,以得到纤维混凝土本构模型,纤维混凝土本构模型包括纤维混凝土微观平面本构关系;
6、基于普通混凝土或者纤维混凝土在疲劳加载作用下的疲劳损伤演化规律,对预设的疲劳损伤模型进行校准,得到疲劳损伤本构模型;
7、将普通混凝土本构模型、纤维混凝土本构模型和疲劳损伤本构模型进行编程实现,得到普通混凝土和纤维混凝土的疲劳损伤演化的分析结果。
8、为了解决上述技术问题,本申请实施例提供一种普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化装置,包括:
9、基础模型构建模块,用于对混凝土结构进行有限元离散和微观平面分析,建立基础模型,其中,基础模型用于描述混凝土应力应变关系的基本框架,基础模型包括初始微观平面本构关系;
10、普通混凝土本构模型构建模块,用于对普通混凝土进行单轴压缩和单轴拉伸试验,并基于试验得到的第一宏观力学参数校准初始微观平面本构关系,以得到普通混凝土本构模型,普通混凝土本构模型包括普通混凝土微观平面本构关系;
11、纤维混凝土本构模型构建模块,用于对纤维混凝土进行单轴压缩、狗骨形试样单轴拉伸和三点弯曲梁试验,并基于试验得到的第二宏观力学参数校准普通混凝土微观平面本构关系,以得到纤维混凝土本构模型,纤维混凝土本构模型包括纤维混凝土微观平面本构关系;
12、疲劳损伤本构模型校准模块,用于基于普通混凝土或者纤维混凝土在疲劳加载作用下的疲劳损伤演化规律,对预设的疲劳损伤模型进行校准,得到疲劳损伤本构模型;
13、疲劳损伤分析模块,用于将普通混凝土本构模型、纤维混凝土本构模型和疲劳损伤本构模型进行编程实现,得到普通混凝土和纤维混凝土的疲劳损伤演化的分析结果。
14、为了解决上述技术问题,本申请实施例还提供一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法的步骤。
15、为了解决上述技术问题,本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法的步骤。
16、与相关技术相比,本申请实施例主要有以下有益效果:
17、通过对混凝土结构进行有限元离散和微观平面分析,建立基础模型,其中,基础模型用于描述混凝土应力应变关系的基本框架,基础模型包括初始微观平面本构关系,对普通混凝土进行单轴压缩和单轴拉伸试验,并基于试验得到的第一宏观力学参数校准初始微观平面本构关系,以得到普通混凝土本构模型,普通混凝土本构模型包括普通混凝土微观平面本构关系,对纤维混凝土进行单轴压缩、狗骨形试样单轴拉伸和三点弯曲梁试验,并基于试验得到的第二宏观力学参数校准普通混凝土微观平面本构关系,以得到纤维混凝土本构模型,纤维混凝土本构模型包括纤维混凝土微观平面本构关系,基于普通混凝土或者纤维混凝土在疲劳加载作用下的疲劳损伤演化规律,对预设的疲劳损伤模型进行校准,得到疲劳损伤本构模型,将普通混凝土本构模型、纤维混凝土本构模型和疲劳损伤本构模型进行编程实现,得到普通混凝土和纤维混凝土的疲劳损伤演化的分析结果,即在同一基本框架下构建普通混凝土本构模型和纤维混凝土本构模型,从而提升普通混凝土和纤维混凝土结构在单调加载作用下力学行为的模拟精度,通过疲劳演化律能够较为准确地预测混凝土结构在长期使用过程中的疲劳损伤和性能退化,该方法既适用于普通混凝土也适用于纤维混凝土,适应性更大,同时,在基于单轴压缩和拉伸试验,辅以缺口梁三点弯曲试验,提供了直观的参数确定方式,且参数校准简便,降低了试验难度和成本。
1.一种普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,所述对混凝土结构进行有限元离散和微观平面分析,建立基础模型,包括:
3.根据权利要求2所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,所述将所述材料点上的宏观物理量投影到均匀的微观平面上,包括:
4.根据权利要求2所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,所述初始微观平面本构关系包括多个应力应变边界条件,所述应力应变边界条件表示用于约束应力和应变之间的关系,所述方法还包括:
5.根据权利要求2所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,所述基于预设的均匀化过程计算每个所述材料点上的宏观力学参数,包括:
6.根据权利要求1所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,所述对纤维混凝土进行单轴压缩、狗骨形试样单轴拉伸和三点弯曲梁试验,并基于试验得到的第二宏观力学参数校准所述普通混凝土微观平面本构关系,包括:
7.根据权利要求1所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法,其特征在于,所述方法还包括:
8.一种普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化装置,其特征在于,包括:
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的普通混凝土和纤维混凝土疲劳损伤演化方法的步骤。
