钢筋混凝土、混凝土以及钢纤维混凝土的非线性行为可以通过材料模型“各向异性 | 损伤”或“各向同性 | 损伤”来模拟。
应力-应变图非反对称 与其他材料模型不同,“各向同性 | 损伤”和“各向异性 | 损伤”模型的应力-应变图相对于原点不是反对称的。因此,这些模型可以描述混凝土或钢筋混凝土在压力和拉力作用下的不同行为。
裂缝形成 - 弥散裂缝模型 此外,这些模型可以描述由裂缝形成导致的材料刚度的连续退化。为此采用弥散裂缝模型("Smeared crack model")。下图示意性地展示了离散(a)和弥散(b)两种裂缝建模方式。
这些模型的基本思想是,通过基材应变和裂缝应变的叠加来确定应变状态。当出现裂缝时,假设基材继续表现为弹性,所有附加应变均发生在裂缝中。裂缝并非逐条建模,而是作为分布在构件上的所谓“弥散”损伤来建模。
损伤参数 两个模型之间的区别在于刚度折减的方式。
- 材料模型“各向同性 | 损伤”通过标量损伤参数进行折减。
- 材料模型“各向异性 | 损伤”则通过损伤张量按构件进行刚度折减。
各向同性 | 损伤
方向无关的退化 混凝土的各向同性损伤的特征是材料刚度的方向无关退化。刚度通过标量损伤参数在所有空间方向上同等程度地折减,这是简单连续介质损伤模型的典型做法(Mazars 损伤模型)。
该模型不考虑主应力方向,而是沿等效应变方向产生损伤,其中也包含垂直于平面的第三方向。应力张量的受拉区和受压区分别处理,各自采用不同的损伤参数。
“参考构件尺寸”控制裂缝区域的应变如何按构件长度进行缩放。在默认值零的情况下不进行缩放。这样可以真实地模拟钢纤维混凝土的材料行为。
各向异性 | 损伤
方向相关的退化 混凝土的各向异性损伤的特征是材料刚度的方向相关折减,并通过损伤张量来描述。因此可以描述受拉、受压和剪切方向的不同刚度。
从物理上看,裂缝作为具有优先定向的不连续薄弱区域起作用,导致垂直或平行于裂缝平面的法向刚度和剪切刚度明显不同。因此,材料在局部表现出正交各向异性或横向各向同性行为。