基于损伤力学的混凝土重力坝非线性地震响应分析

发布时间：2019-10-03 14:36

【摘要】：为了能够准确评估混凝土大坝抗震承载力,了解大坝破坏机理和破坏形式,需采用能够合理反映混凝土非线性强度和变形特性的本构模型。塑性损伤本构模型能够较好地模拟混凝土结构中弥散微裂纹的产生、扩展和贯通以及最后结构破坏的整个过程。本文采用Lee和Fenves提出的塑性损伤模型及相关算法,针对大型混凝土重力坝,综合已有研究成果,自行开发静、动力计算分析程序,尝试解决数值求解损伤发展过程中常出现的收敛性差、拉塑性应变过大、应变软化导致的数值解对网格依赖性等问题。主要内容包括： (1)针对拉损伤程度较大时拉伸塑性变形过度增加,无法合理反映裂纹张开、闭合所引起的刚度退化和恢复现象,根据已有研究成果,引入临界受拉损伤变量作为判断依据修正刚度退化变量和塑性应变,合理地模拟损伤区域渐进发展过程。 (2)针对本构模型中的应变软化现象,采用粘塑性正则化方法,使之成为率相关模型,以减小计算结果对网格尺寸的依赖性。 (3)开展模型和程序验证工作。对混凝土试件,分别模拟了单轴拉伸和压缩、双轴拉伸和压缩、循环拉伸和压缩等荷载作用下的损伤演化过程。采用考虑损伤影响的阻尼矩阵,并运用HHT-a积分方法对动力平衡方程进行时间离散,结合率相关本构模型,分析Koyna重力坝在地震荷载作用下的非线性响应和损伤破坏过程。数值算例表明：与实验结果相比较,塑性损伤模型能够很好地模拟混凝土材料在单轴荷载作用下的拉压不等性、损伤对材料刚度和强度的退化影响、拉压反复之后的刚度恢复等力学特性以及在双轴受压荷载作用下的抗压强度的提高。在地震荷载作用下能够较好地模拟Koyna重力坝的非线性响应和损伤破坏过程。计算结果说明该模型能够应用于混凝土结构的非线性分析,为结构的设计、加固以及安全评估提供技术支持。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV642.3;TV312

【参考文献】