[发明专利]一种混凝土各向异性多尺度损伤变量量化方法

摘要

本发明公开一种混凝土各向异性多尺度损伤变量量化方法，包括下述步骤：提取细观微结构中达到临界损伤值的所有破坏点的坐标，并对非破坏点计算出多尺度损伤变量的均匀部分，即分布式损伤张量；在微结构中间隔角度设置投影坐标轴，对每一投影坐标轴等间距划分、设置2n个空隙，遍历所有投影坐标轴，得到每一破坏点在投影坐标轴上的相对坐标；根据相对坐标计算出破坏点在每一投影坐标轴上占据的空隙编号，得到各投影坐标轴上的有效空隙数，由此确定最大、最小损伤方向角以及对应方向的面积缺失程度，最后得出各向异性多尺度损伤变量。该方法在提取混凝土细观微结构演化信息的基础上，对混凝土材料各向异性损伤变量进行量化，大大降低了计算量。

主权项

1.一种混凝土各向异性多尺度损伤变量量化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)提取混凝土细观微结构中达到临界损伤值的所有破坏点的坐标，并对非破坏点计算出多尺度损伤变量的均匀部分Ω₀，即分布式损伤张量；2)在细观微结构中间隔角度设置多个投影坐标轴，对每一投影坐标轴等间距划分、设置2n个空隙，遍历所有投影坐标轴，得到任一破坏点j在第k个投影坐标轴上的相对坐标3)根据每一破坏点的相对坐标计算出其在每一投影坐标轴上占据的空隙编号，得到各投影坐标轴上的有效空隙数，由此确定最大损伤方向角β_max、最小损伤方向角β_min以及对应方向的面积缺失程度Ω_{max_l}和Ω_{min_l}，最后结合分布式损伤张量得出各向异性多尺度损伤变量Ω；其中，所述破坏点占据的空隙编号的计算方法为：将第k个投影坐标轴上的空隙沿该投影坐标轴正向由1～2n顺次编号，将破坏点j的相对坐标与该投影坐标轴上的空隙尺寸δ之比取整数，再根据破坏点的投影点所处投影坐标轴的正负区间调整得出其占据空隙的编号H：式中，表示小于等于的最大整数；所述有效空隙数的计算方法为：对于第k个投影坐标轴，每一破坏点的投影点占据的空隙编号都将被计算，若其与之前所有已被计算出的空隙编号不同，则该投影坐标轴上的有效空隙数加1；确定各投影坐标轴上的有效空隙数后，找出有效空隙数最多的投影坐标轴，该投影坐标轴所在方向即为最大损伤方向，由此得到最大损伤方向角β_max，确定最大损伤面的方向矢量n₁，然后根据下式计算出该方向的面积缺失程度，即局部化损伤张量的最大主值Ω_{max_l}：式中，N_max为最大损伤面所对应的投影坐标轴上的有效空隙数；所述最小损伤方向垂直于最大损伤方向，根据最大损伤方向角β_max确定最小损伤方向角β_min，然后计算出最小损伤面的方向矢量n₂及局部化损伤张量的最小主值Ω_{min_l}：式中，N_min为最小损伤面所对应的投影坐标轴上的有效空隙数；最终所述各向异性多尺度损伤变量Ω根据下式计算：