[发明专利]一种建立HBPRC本构模型的方法及装置

说明书

本发明提供一种建立HBPRC本构模型的方法及装置，涉及土木工程技术领域。包括：根据损伤力学理论和应变协调原则建立HBPRC的名义应力、力学损伤变量、弹性模量以及轴向应变之间的第一计算关系；获取HBPRC的力学损伤变量、轴向应变、韦伯分布的尺度参数以及形状参数之间的第二计算关系；根据BF和PF的作用，获取增强效应参数、基准弹性模量以及HBPRC的弹性模量之间的第三计算关系；根据第一、第二和第三计算关系，建立HBPRC本构模型，本构模型为HBPRC的名义应力与基准弹性模量、轴向应变以及总损伤变量之间的计算关系，总损伤变量由力学损伤变量和增强效应参数计算获取。用于建立HBPRC的本构模型。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种建立HBPRC(混杂玄武岩纤维和聚丙烯纤维的增强混凝土)本构模型的方法及装置。

背景技术

随着社会建设的发展，混杂纤维混凝土已被广泛应用于土木工程等领域，钢-聚丙烯纤维作为最常见的一种混杂纤维形式，在混凝土中的应用最为广泛，然而由于钢-聚丙烯纤维与钢筋具有相似的物理化学特征，当钢-聚丙烯纤维掺入混凝土中时不仅会增加结构自重，而且钢纤维易生锈，当其应用于海工混凝土结构时可严重降低混凝土结构的耐久性。

玄武岩纤维(Basalt Fiber，BF)是一种环境友好型纤维，具有较好的力学性能以及较好的化学稳定性和温度稳定性。另外，BF与水泥基材料之间也具有较好的亲和性。在一定的条件下，BF可替代SF作为混凝土的增强、增韧材料。聚丙烯纤维(PolypropyleneFiber，PF)的弹性模量较低，但延性较好，易分散，具有较好的化学惰性，能稳定存在于混凝土内部的碱性环境中。因此，当BF和PF混杂掺入混凝土中时，由于BF和PF的物理力学性能的差异，BF和PF可在不同力学尺度上发挥作用，有效抑制混凝土内裂缝的扩展和发育，从而降低混凝土的脆性，提高混凝土的延性，因此HBPRC具有广阔的应用前景。尤其是在易遭受化学腐蚀和冲击荷载作用的海洋和近海工程结构中。然而，目前关于HBPRC的研究多集中于配合比对其基本力学性能的影响方面，并未对HBPRC的宏观性质作深入研究，HBPRC本构模型的研究成果十分匮乏，本领域亟需建立一种能够表征HBPRC的本构模型的数学模型。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种建立HBPRC本构模型的方法及装置，用于建立能够表征HBPRC的本构模型的数学模型。

为了实现上述目的，本发明实施例提供技术方案如下：

第一方面，本发明的实施例提供一种建立HBPRC本构模型的方法，包括：

根据损伤力学理论和应变协调原则建立第一计算关系，所述第一计算关系为HBPRC的名义应力、HBPRC的力学损伤变量、HBPRC的弹性模量以及HBPRC的轴向应变之间的计算关系；

获取第二计算关系，所述第二计算关系为HBPRC的力学损伤变量、HBPRC的轴向应变、韦伯分布的尺度参数以及韦伯分布的形状参数之间的计算关系；

根据玄武岩纤维BF和聚丙烯纤维PF对混凝土内损伤的抑制作用，获取第三计算关系，所述第三计算关系为BF和PF对混凝土的增强效应参数、基准弹性模量以及HBPRC的弹性模量之间的计算关系；

根据所述第一计算关系、所述第二计算关系以及所述第三计算关系，建立HBPRC本构模型，所述HBPRC本构模型为HBPRC的名义应力与基准弹性模量、HBPRC的轴向应变以及HBPRC的总损伤变量之间的计算关系，HBPRC的总损伤变量由HBPRC的力学损伤变量和所述增强效应参数计算获取。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，所述根据损伤力学理论和应变协调原则建立第一计算关系，包括：

根据损伤力学理论建立第四计算关系和第五计算关系；其中，所述第四计算关系为所述第五计算关系为σ为HBPRC的名义应力，为HBPRC的有效应力、A为HBPRC的名义横截面积、为HBPRC的有效横截面积、F为HBPRC所受的轴向荷载；