复杂单调加载及非比例循环加载条件下的混凝土本构关系研究

三轴试验中假设已知三个轴向的应力的变化规律时，称为沿应力路径加载；假设已知一个（或两个）轴向的应力与另外两个（或一个）轴向的应变时，称为沿混合路径加载。在预研实验中发现，对混凝土沿一些混合路径准静态加载时，其应力点运动轨迹（应力路径）为曲线，在上升段沿混合路径单调加载等效于沿着对应的曲线应力路径单调加载，沿混合路径循环加载等效于沿着对应的应力路径非比例循环加载。将要开展的内容包括：对混凝土进行沿混合路径的单调和循环加载实验，分别采用边界面理论、多屈服面理论和次加载面理论建立适用于这些路径的混凝土本构模型。采用本人建立的多子系统静动态统一本构关系、耦合双子系统本构关系，来建立更有普遍性的、适用于非比例循环加载的理论框架，并也将其用来对混凝土建模。本人带出的研究生中有5名学位论文是用边界面法对循环加载下的混凝土建模，有3名是关于混合路径加载实验的。课题组在这个方向有着扎实的基础工作。

摘要：研究工作分为以下三个部分。.1..静动态统一本构关系理论.以不可逆热力学理论为基础，把内变量的演化方程定义在时间点集上，建立起静动态统一本构关系。得到了同一材料的本构关系的三种表达形式，（1）应力和温度为作用量的，（2）应变和温度为作用量的，（3）控制变量为作用量的。对于每种形式，都相应的推导出了可以判别不可逆变化是否发生，以及是否与时间相关的准则，并给出相应的内变量演化方程的形式。.控制变量是新引入的变量，当采用它与温度一同作为作用量来建立本构关系时，可以实现对高强混凝土和II类岩石等有回跳特性的材料的力学行为进行描述，并可以为设计加载控制方案提供思想。.选择控制变量与温度为作用量建立了II类岩石的单轴静动态统一本构模型。在静态加载时，模型能够模拟出回跳现象；在动态加载时，模型计算的结果分别与六种速率（每种相差10倍）加载的应力应变曲线相符。.2..混凝土的偏应力单调加载和偏应力循环加载试验研究.在真三轴试验机上对同一配比的混凝土材料进行了七种偏应力加载试验：（1）偏应力单调压缩加载和（2）偏应力循环压缩加载，（3）偏应力单调剪切加载和（4）偏应力循环剪切加载，（5）偏应力单调拉伸加载和（6）偏应力循环拉伸加载，（7）偏应力拉压循环加载。最后一种循环加载的偏应力会出现（由正到负或由负到正）反号变化，其余的不会出现。..对于循环加载的应力应变曲线，把每个滞回环的特征要素分为形状要素和位置要素，分别用形状方特征量和位置特征量来描述。前者包含滞回环的高度、面积、宽度、上下端点联线的斜率以及其它特征点联线的斜率，后者主要指滞回环端点的偏应变。..研究了三个轴向滞回环的形状特征量之间的关系，以及它们随着加载过程发生的变化。 .3..适用于循环加载的混凝土本构模型.建立了双屈服面-次加载面本构模型和梨形屈服面次加载面本构模型，把这两个模型计算结果与实验结果进行了比较。