《混凝土结构材料的损伤特性及其本构模型》全书共5章，内容包括碱硅酸反应、溶蚀、硫酸盐侵蚀混凝土以及锈蚀钢筋的损伤特性与表征，并建立相应的内蕴损伤变量的本构模型，以期为混凝土结构耐久性评估、寿命预测及计算机仿真提供理论指导。

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 混凝土碱硅酸反应（ASR）损伤

1．2．2 混凝土溶蚀损伤

1．2．3 混凝土硫酸盐侵蚀损伤

1．2．4 钢筋锈蚀损伤

1．3 本书内容体系

1．3．1 绪论

1．3．2 碱硅酸反应（ASR）混凝土的损伤及其本构模型

1．3．3 溶蚀混凝土的损伤及其本构模型

1．3．4 硫酸盐侵蚀混凝土的损伤及其本构模型

1．3．5 不同腐蚀条件下混凝土内钢筋的锈蚀特征及其本构

模型

第2章 碱硅酸反应（ASR）混凝土的损伤及其本构模型

2．1 有效碱及ASR化学反应过程计算模型

2．1．1 混凝土ASR机理的提出

2．1．2 混凝土ASR的有效碱

2．1．3 基于扩散的ASR化学反应过程计算模型

2．1．4 基于固相反应的ASR化学反应过程计算模型

2．2 混凝土ASR膨胀的计算模型

2．2．1 ASR凝胶成分及体积分析

2．2．2 基于弹性力学的ASR膨胀模型

2．2．3 基于弹塑性力学的模型

2．3 混凝土ASR膨胀试验研究与数值计算

2．3．1 ASR对混凝土膨胀及力学性能影响的试验研究

2．3．2 试验结果分析

2．3．3 混凝土ASR膨胀模型的实例计算

2．4 ASR混凝土单轴受压本构关系

2．4．1 单轴受压应力一应变全曲线试验

2．4．2 试验现象与分析

2．4．3 ASR混凝土损伤分析

2．4．4 应力一应变全曲线的拟合

2．5 基于细观力学的ASR混凝土的数值模拟

2．5．1 材料非线性问题的有限元求解

2．5．2 混凝土材料二维骨料模型的生成方法

2．5．3 二维随机圆形骨料的生成

2．5．4 ASR混凝土二维细观力学模型的数值分析

2．6 本．小结

第3章 溶蚀混凝土的损伤及其本构模型

3．1 溶蚀混凝土的损伤表征方法

3．1．1 试验方法及配合比

3．1．2 与强度衰减相关联的表征方法对比

3．1．3 溶蚀混凝土单轴压缩本构关系试验研究

3．2 溶蚀混凝土结构损伤及溶蚀机理分析

3．2．1 试验原材料及配合比

3．2．2 测试方法

3．2．3 试验结果

3．3 混凝土中钙离子溶出过程数值模拟

3．3．1 钙离子溶出试验研究

3．3．2 混凝土中钙离子溶出模型

3．3．3 钙离子溶出过程模拟

3．4 溶蚀一力学耦合作用下混凝土弹塑性本构模型

3．4．1 混凝土弹塑性损伤本构模型建立

3．4．2 模型中各参数的确定及计算过程

3．5 本构模型数值模拟及验证

3．5．1 溶蚀水泥基材料的应力一应变关系试验研究

3．5．2 溶蚀混凝土弹塑性本构模型数值模拟

3．5．3 基于细观结构的溶蚀水泥基材料损伤本构模型

3．6 本．小结

第4章 硫酸盐侵蚀混凝土的损伤及其本构模型

4．1 基于粗糙集理论的硫酸盐侵蚀评价指标重要性分析

4．1．1 粗糙集

4．1．2 硫酸盐侵蚀试验设计及试验结果

4．1．3 粗糙集决策模型

4．1．4 应用

4．2 硫酸盐腐蚀混凝土单轴受压本构关系试验研究

4．2．1 试验研究方案

4．2．2 硫酸盐侵蚀混凝土损伤分析

4．2．3 受硫酸盐侵蚀混凝土应力一应变曲线与分析

4．2．4 受硫酸盐侵蚀混凝土应力一应变曲线拟合

4．3 硫酸盐侵蚀混凝土微结构损伤及其力学性能研究

4．3．1 试验原材料及配合比

4．3．2 测试方法

4．3．3 试验结果及分析

4．4 基于扰动状态理论的硫酸盐侵蚀混凝土受压本构模型

4．4．1 扰动状态理论

4．4．2 扰动状态理论研究方法

4．4．3 硫酸盐侵蚀混凝土扰动模型

4．4．4 模型验证及方法提炼

4．5 基于细观力学的硫酸盐侵蚀混凝土的数值模拟

4．5．1 混凝土细观力学研究方法

4．5．2 硫酸盐侵蚀混凝土细观数值模拟

4．5．3 数值模拟结果及分析

4．6 本．小结

第5章 不同腐蚀条件下混凝土内钢筋的锈蚀特征及其本构模型

5．1 钢筋不均匀锈蚀几何特征的表征方法

5．1．1 分形理论简介

5．1．2 试验研究方案

5．1．3 蚀坑平面形态的表征

5．1．4 蚀坑深度的表征

5．1．5 断口分析

5．1．6 锈蚀损伤变量的建立

5．2 不同腐蚀条件下混凝土中钢筋的不均匀锈蚀几何特征

5．2．1 试验研究方案

5．2．2 氯盐及其与应力耦合作用下混凝土内钢筋的锈蚀特性

5．2．3 杂散电流及其与应力耦合作用下钢筋的锈蚀特性

5．2．4 碳化及其与应力耦合作用下钢筋的锈蚀特性

5．2．5 试验结果分析与讨论

5．3 不同锈蚀特征对钢筋拉伸性能的影响

5．3．1 不同锈蚀特征对钢筋力学性能影响的有限元分析

5．3．2 锈蚀钢筋力学性能退化规律

5．4 基于GTN模型的锈蚀钢筋拉伸过程模拟及本构关系预测

5．4．1 GTN含孔洞材料细观损伤模型

5．4．2 修正GTN模型参数分析及确定

5．4．3 基于修正GTN模型的锈蚀钢筋损伤演化的数值模拟

5．5 本小结

参考文献 2100433B

出版社：东南大学出版社

ISBN：9787564154899

版次：1

商品编码：11999412

包装：精装

外文名称：Damage Characteristics Of Materials For Concrete Structure And Their Constitutive Models

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

页数：500

字数：558000

正文语种：中文

材料的本构方程与力学中普遍适用的基本方程(如平衡方程或运动方程)一起组成完备的方程组，可以在一定的初始条件和边界条件下求解，得出需求的未知量。材料本构关系定义材料的理想力学模型，如线性弹性本构关系定义线性弹性体，弹塑性本构关系定义弹塑性体。这些理想力学模型是不同力学分支（如弹性力学、塑性力学）的研究对象。事实上，力学的一些分支就是以材料本构关系区分的。

在水利工程中，常用的材料，如混凝土、岩石和土等，都有其相应的本构关系，可用于工程结构和地基的力学分析。其中用得较多的是线性弹性本构关系。它的数学表达式简单，应用方便，又能反映这些材料的主要力学性质。为了有更好的近似，可采用非线性弹性或弹塑性本构关系。这些本构关系比较复杂，是力学中的重要研究课题。此外，描述混凝土材料的蠕变、松弛等性质也有专门的本构关系。2100433B

现代结构设计、评估和加固迫切需要高质量的非线性分析，混凝土结构非线性分析的关键在于本构关系。当前活跃于国际学术界和工程界的混凝土弹塑性损伤本构模型仍限于二维问题，其三维拓展具有重要的理论意义和应用价值。本项目从混凝土的三维力学行为特征和弹塑性损伤体的自由能势二方面着手，建立三维弹塑性损伤本构关系。通过多种加卸载路径中的三轴材料力学试验，获得强度、刚度和永久变形的三维演化形态，构造合适的强化变量、损伤变量演化函数和塑性势函数；结合运用现代热力学和损伤力学的观点和方法，对自由能势进行重新审视和深入探索，为本构关系的推演提供一个合理的出发点；深入分析塑性演化、损伤演化和自由能势之间的相互制约和影响，建立既具有严格的热力学基础，又能较好地反映混凝土三轴试验现象的本构关系。实现直接基于三维弹塑性损伤本构关系的混凝土结构非线性分析，为对混凝土结构的力学行为的认识和数值模拟提供新的视角和方法。

多尺度模拟是近年来岩土材料研究领域的热点之一。青年基金项目“多尺度损伤本构模型及其在岩土力学中的应用”是本人在岩土材料多尺度本构理论研究方面的拓展和深化。研究内容主要包括裂隙岩石多尺度非局部化损伤本构理论、基于实验数据的数值模拟以及相关的多尺度数值方法等三个方面。通过三年的努力，项目研究圆满完成了各项任务，提出了一个仅包含五个参数的各向异性单边损伤摩擦耦合模型，开展了水力耦合和时效变形本构模型研究，研制了相关的数值程序，基于脆性岩石材料完成了模型的数值验证；开发了基于一种弹性问题Lippmann-Schwinger方程的增量迭代无网格算法，并利用图像分析技术获取的混凝土细观结构进行了数值模型；在基于细观力学的强度准则及参数跨尺度关联、强耦合非线性模型的解析解等方面取得了超出预期的研究成果。该项目提供了一个损伤和破坏机理清晰、参数少且物理意义明确的统一的多尺度岩石力学本构模型，研究表明基于单边损伤和摩擦耦合分析能够解释和模拟准脆性岩石类材料绝大部分的物理现象和力学行为；提出的数值算法为各向异性强耦合本构模型用于大型岩体结构的分析提供技术支撑。 2100433B