基于材料尺寸效应的MgO混凝土梯度依赖损伤塑性耦合机理研究

MgO混凝土能较好地克服因温度应力而导致的混凝土开裂而逐渐在大体积混凝土工程中得以应用。然而由于对MgO在混凝土中的膨胀机理缺乏足够认识，目前仅借助于各种特定情况下经验公式，没有统一的理论依据，给工程设计造成困难，因而对MgO混凝土的机理研究尤显重要。本课题的总目标是通过理论和试验确定材料破坏的尺寸效应及其它材料参数，建立正确描述MgO微膨胀混凝土材料与结构破坏行为的本构模型，并通过数值分析来准确模拟和再现塑性应变局部化和损伤局部化现象。主要内容包括：1）在连续介质热力学框架内建立梯度依赖非局部本构模型的一般数学描述，并提出稳定高效的数值求解格式。2）完善MgO混凝土张量损伤与塑性耦合的非局部本构理论，通过能量释放率方法来考虑材料破坏时的尺寸效应。3）损伤塑性两类内变量的梯度依赖项的特征长度值的试验标定。4）模型理论的有限元程序模块化、植入大型程序、数值模拟试验观测到的结果、验证理论模型。

MgO混凝土能较好地克服因温度应力而导致的混凝土开裂而逐渐在大体积混凝土工程中得以应用。然而由于对MgO在混凝土中的膨胀机理缺乏足够认识，目前仅借助于各种特定情况下经验公式，没有统一的理论依据，给工程设计造成困难，因而对MgO混凝土的机理研究尤显重要。本课题的总目标是通过理论和试验确定材料破坏的尺寸效应及其它材料参数，建立正确描述MgO微膨胀混凝土材料与结构破坏行为的本构模型，并通过数值分析来准确模拟和再现塑性应变局部化和损伤局部化现象。主要内容包括：1）在连续介质热力学框架内建立梯度依赖非局部本构模型的一般数学描述，并提出稳定高效的数值求解格式。2）完善MgO混凝土张量损伤与塑性耦合的本构理论，研究材料破坏时的尺寸效应。3）损伤塑性两类内变量的梯度依赖项的特征长度值的试验标定。4）模型理论的有限元程序模块化、植入大型程序、数值模拟试验观测到的结果、验证理论模型。. 2013年以第一获奖人完成成果“温度效应作用下的混凝土梯度依赖损伤塑性本构理论与应用研究”获得辽宁省科技进步三等奖（证书编证书编号号：2013J-3-87-01）；2014年以第一获奖人成果“崩塌落石对棚洞结构的冲击动力分析”获得辽宁省自然科学学术成果三等奖。. 完成国家青年基金期间，发表科学出版社专著《水工混凝土结构中的数值计算方法与实例 》1部；发表学术论文11篇，其中EI收录10篇；获得沈阳市专项人才基金资助1项（ 项目批准号： 1210359），以第二参加者参加国家自然基金1项（项目批准号： 11272216）；培养4名硕士研究生。