基于损伤理论的型钢与混凝土界面粘结滑移本构计算方法及确定装置

1.一种基于损伤理论的型钢与混凝土界面粘结滑移本构计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据型钢混凝土推出试验确定粘结滑移曲线，基于损伤力学理论中损伤变量确定滑移过程引起的界面损伤得到损伤变量公式；假设粘结界面由无数微元组成，分为无损和有损两种类型的微元，并进一步假设：微元的面积都相等；无损微元可以转化为有损微元，但有损微元不能转化为无损微元，且该转化过程瞬时完成；微元受载变形破坏过程满足滑移等效性假说，根据损伤变量公式得到损伤演化方程；基于滑移等效性假说，根据损伤演化方程确定型钢与混凝土界面粘结滑移的本构方程表达式；其中，所述根据型钢混凝土推出试验确定粘结滑移曲线，基于损伤力学理论中损伤变量确定滑移过程引起的界面损伤得到损伤变量公式，包括：取微元体，假定S为微元粘结界面总面积，S 1 为损伤区域面积，S 2 为未损伤区域面积，则得到S＝S 1 +S 2 式1由损伤力学，则可得到常用损伤变量表达式D＝S 1 /S 式2作用在未损伤区域有效剪应力为有效应力，表达式为τ’＝P/S 2 式3式3中，P为推出试验中推力值，τ’为有效应力；由静力平衡关系得到P＝τS＝τ′S 2 式4式4中，τ为切向名义应力；根据式1～4，得到式5τ＝τ’(1-D) 式5对名义应力进行修正，得到损伤模型为：式6中：τ′ 1 为切向有效应力；τ″ 1 为有损部分所承受的剪切应力，其值等于残余强度，τ″ 1 ＝τ r ；根据滑移等效性假说 k’ 1 指切向有效应力对应的剪切刚度；s指任意滑移值，切向有效应力τ′ 1 ＝ks，k为剪切刚度， τ cr 指粘结滑移曲线直线段中最大粘结强度；s 0 指粘结滑移曲线中粘结强度为τ cr 时对应的滑移值，得到在推出试验条件下型钢与混凝土粘结界面的粘结强度τ-滑移s关系式表达为：τ＝ks(1-D)+τ r D 式7由此损伤变量D表示为：假设粘结界面由无数微元组成，分为无损和有损两种类型的微元，并进一步假设：微元的面积都相等，具体为：假设粘结界面由无数微元组成，分为无损和有损两种类型的微元，界面的微元总数为t(t→+∞)，无损微元记其数量为m，有损微元记其数量为n，则有t＝m+n，微元的面积记为A 0 ；所述根据损伤变量公式得到损伤演化方程，包括：根据式2损伤变量的定义，则可将损伤变量进一步表达为式9：0≤n≤t，所以损伤变量D∈[0,1]；粘结滑移破坏是一个从局部开始、渐进演化的过程，最弱处首先产生缺陷，并不断衍生新缺陷，最终导致破坏，因此，将界面粘结破坏的损伤演化过程看成是无损微元不断转化为有损微元的过程，则一个小的滑移s过程中，新的有损微元的数量n(s+Δs)是原有数量n(s)加上在Δs内由无损微元转化为有损微元的数量，即n(s+Δs)＝n(s)+pm(s)Δs＝n(s)+p(t-n(s))Δs 式10式中：p为无损微元转化为有损微元的生成率；界面间缺陷的增长与已存在缺陷密切相关，已有缺陷越多越容易生成新的缺陷，因此，有损微元的生成率p不再为常数，而是有损微元数量n(s)的增函数，设为式12中：r为有损微元的自然生成率，即在没有限制的环境下的生成率；将式12代入式11，得到有损微元的增长方程为将式13改写为微分形式，即为将损伤变量表达式9代入式14，可得到损伤变量D的微分表达式为对式15进行积分，得到损伤演化方程的表达式为式16中：a＝ln(t/n 0 -1)反映了初始损伤程度，n 0 为初始时刻有损微元的数量；r反映了损伤增长的快慢；进一步将式16变换为ln(1/D-1)＝a-rs 式17按式8计算损伤变量，将计算结果代入式17，并进行线性拟合，就可以得到参数α和r的值，即可得出损伤演化方程。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于滑移等效性假说，根据损伤演化方程确定型钢与混凝土界面粘结滑移的本构方程表达式，包括：将损伤演化方程式16代入式7，即可得到型钢与混凝土界面粘结滑移的本构方程表达式为 3.一种基于损伤理论的型钢与混凝土界面粘结滑移本构确定装置，其特征在于，所述装置包括：损伤变量确定模块，所述损伤变量确定模块用于根据型钢混凝土推出试验确定粘结滑移曲线，基于损伤力学理论中损伤变量确定滑移过程引起的界面损伤得到损伤变量公式；损伤演化确定模块，所述损伤演化确定模块用于假设粘结界面由无数微元组成，分为无损和有损两种类型的微元，并进一步假设：微元的面积都相等；无损微元转化为有损微元，但有损微元不能转化为无损微元，且该转化过程瞬时完成；微元受载变形破坏过程满足滑移等效性假说，根据损伤变量公式得到损伤演化方程；本构方程模块，所述本构方程模块用于基于滑移等效性假说，根据损伤演化方程确定型钢与混凝土界面粘结滑移的本构方程表达式；其中，所述根据型钢混凝土推出试验确定粘结滑移曲线，基于损伤力学理论中损伤变量确定滑移过程引起的界面损伤得到损伤变量公式，包括：取微元体，假定S为微元粘结界面总面积，S 1 为损伤区域面积，S 2 为未损伤区域面积，则得到S＝S 1 +S 2 式1由损伤力学，则可得到常用损伤变量表达式D＝S 1 /S 式2作用在未损伤区域有效剪应力为有效应力，表达式为τ’＝P/S 2 式3式3中，P为推出试验中推力值，τ’为有效应力；由静力平衡关系得到P＝τS＝τ′S 2 式4式4中，τ为切向名义应力；根据式1～4，得到式5τ＝τ’(1-D) 式5对名义应力进行修正，得到损伤模型为：τ＝τ′ 1 (1-D)+τ″ 1 D 式6式6中：τ′ 1 为切向有效应力；τ″ 1 为有损部分所承受的剪切应力，其值等于残余强度，τ″ 1 ＝τ r ；根据滑移等效性假说 k’ 1 指切向有效应力对应的剪切刚度；s指任意滑移值，切向有效应力τ′ 1 ＝ks，k为剪切刚度， τ cr 指粘结滑移曲线直线段中最大粘结强度；s 0 指粘结滑移曲线中粘结强度为τ cr 时对应的滑移值，得到在推出试验条件下型钢与混凝土粘结界面的粘结强度τ-滑移s关系式表达为：τ＝ks(1-D)+τ r D 式7由此损伤变量D表示为：假设粘结界面由无数微元组成，分为无损和有损两种类型的微元，并进一步假设：微元的面积都相等，具体为：假设粘结界面由无数微元组成，分为无损和有损两种类型的微元，界面的微元总数为t(t→+∞)，无损微元记其数量为m，有损微元记其数量为n，则有t＝m+n，微元的面积记为A 0 ；所述根据损伤变量公式得到损伤演化方程，包括：根据式2损伤变量的定义，则可将损伤变量进一步表达为式9：0≤n≤t，所以损伤变量D∈[0,1]；粘结滑移破坏是一个从局部开始、渐进演化的过程，最弱处首先产生缺陷，并不断衍生新缺陷，最终导致破坏，因此，将界面粘结破坏的损伤演化过程看成是无损微元不断转化为有损微元的过程，则一个小的滑移s过程中，新的有损微元的数量n(s+Δs)是原有数量n(s)加上在Δs内由无损微元转化为有损微元的数量，即n(s+Δs)＝n(s)+pm(s)Δs＝n(s)+p(t-n(s))Δs 式10式中：p为无损微元转化为有损微元的生成率；界面间缺陷的增长与已存在缺陷密切相关，已有缺陷越多越容易生成新的缺陷，因此，有损微元的生成率p不再为常数，而是有损微元数量n(s)的增函数，设为式12中：r为有损微元的自然生成率，即在没有限制的环境下的生成率；将式12代入式11，得到有损微元的增长方程为将式13改写为微分形式，即为将损伤变量表达式9代入式14，可得到损伤变量D的微分表达式为对式15进行积分，得到损伤演化方程的表达式为式16中：a＝ln(t/n 0 -1)反映了初始损伤程度，n 0 为初始时刻有损微元的数量；r反映了损伤增长的快慢；进一步将式16变换为ln(1/D-1)＝a-rs 式17按式8计算损伤变量，将计算结果代入式17，并进行线性拟合，就得到参数α和r的值，即可得出损伤演化方程。 4.电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1或2所述的方法。 5.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的方法。