[发明专利]一种用于ECC双轴受压分析的本构模型构建方法

权利要求书

1.一种用于ECC双轴受压分析的本构模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立用于描述ECC双轴力学行为的二维增量型正交各向异性本构关系；

所述建立用于描述ECC力学行为的正交各向异性本构关系，具体为：设定高延性纤维增强水泥基复合材料在每一增量步内为正交各向异性线性弹性材料，其增量型正交各向异性本构关系为：

dσ＝Ddε，                     (1)

其中，dσ为应力增量，dσ＝(dσ₁,dσ₂,dτ₁₂)^Τ，dσ₁为1方向应力增量，dσ₂为2方向应力增量，dτ₁₂为剪应力增量，dε为应变增量，dε＝(dε₁,dε₂,dγ₁₂)^Τ，dε₁为1方向应变增量，dε₂为2方向应变增量，dγ₁₂为剪应变增量，D为正交各向异性切线刚度矩阵；

则增量型正交各向异性本构关系的分量形式为：

其中，E₁为1方向上的切线模量，E₂为2方向上的切线模量，v₁为1方向上应力对2方向上应变产生的影响；ν₂为2方向上应力对1方向上应变产生的影响；G₁₂为剪切模量；

所述剪切模量计算如下：

其中，ν为等效泊松比，

根据等效泊松比ν，则有增量型正交各向异性本构关系的分量形式转化为：

引入等效单轴应变：

令等效单轴应变增量为：

其中，dε_u1为1方向等效单轴应变增量，dε_u2为2方向等效单轴应变增量；

则增量型正交各向异性本构关系的分量形式再次转化为：

在每一增量步内对高延性纤维增强水泥基复合材料进行线性化假定，则等效单轴总应变ε_ui计算如下：

其中，k为增量步总数；

建立ECC非线性压缩应力应变曲线；

引入用于预测双轴受压时抗压强度变化的ECC双轴强度包络线，计算不同双轴受压应力状态下的ECC抗压强度；

进行等效单轴抗压应变计算；

构建用于ECC双轴受压分析的本构模型，进而推导本构模型的数值计算方法，并编写成用户自定义材料子程序。

2.根据权利要求1所述的一种用于ECC双轴受压分析的本构模型构建方法，其特征在于，所述建立ECC非线性压缩应力应变曲线，具体为：

设定受压为负，则高延性纤维增强水泥基复合材料受压应力应变曲线为：

其中，σ为应力，ε为应变，σ_cp为抗压强度，ε_cp为抗压应变，a为系数，a＝E₀ε′_cp/f′_cp，E₀为初始弹性模量，f′_cp为单轴抗压强度，ε′_cp为单轴抗压应变；

将高延性纤维增强水泥基复合材料受压应力应变曲线扩展到引入等效单轴应变后的各方向上的应力-等效单轴应变关系，即应力-等效单轴应变曲线表达式为：

其中，σ_i为i方向应力，ε_ui为等效单轴总应变，σ_cpi为i方向的抗压强度，ε_cpi为i方向的等效单轴抗压应变，a为系数，a＝E₀ε′_cp/f′_cp，E₀为初始弹性模量，f′_cp为单轴抗压强度，ε′_cp为单轴抗压应变。