混凝土本構(gòu)模型綜述

1、混凝土本構(gòu)模型綜述# 學(xué)號：#摘要：本文綜述了近年來國內(nèi)外混凝土本構(gòu)模型的一些討論狀況.對國內(nèi)外最新的幾種混凝上本構(gòu)模 型進(jìn)行了述評.指出了各種模型的適用條件及其優(yōu)缺點(diǎn).最終.依據(jù)現(xiàn)有的討論成果及混凝上材料的試驗(yàn) 討論結(jié)果，得出了建立混凝上動力本構(gòu)模型中應(yīng)考慮的主要因素，并且從幾個方面展望混凝土本構(gòu)模型的 進(jìn)展方向。關(guān)鍵字：混凝土；本構(gòu)模型；經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)；新興力學(xué)基礎(chǔ)引言凝土是以水泥為膠凝材料的多組分多相非勻質(zhì)的復(fù)合材料.，對混凝土強(qiáng)度的形成、破損 的過程與機(jī)理以及如何設(shè)計(jì)和計(jì)算強(qiáng)度，都是特別簡單的問題?；炷恋谋緲?gòu)模型是指描述 材料力學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式即對材料的應(yīng)力應(yīng)變性狀的數(shù)學(xué)模擬.迄今為

2、止人們對各種材 料提出的各種各樣的本構(gòu)模型數(shù)不勝數(shù)依據(jù)這些模型對材料力學(xué)性能特征的描述可歸納為 四大類：1線彈性模型2非線彈性模型3塑性理論模型4其它力學(xué)理論模型.線彈性模型 和塑性理論模型以成熟的力學(xué)理論（彈性理論和塑性理論）的觀點(diǎn)和方法為基礎(chǔ)移植于特定 材料而建立.非線彈性模型以線彈性模型為基礎(chǔ)是彈性理論中廣義虎克定律的推廣主要依 據(jù)材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和規(guī)律進(jìn)行總結(jié)和回歸分析而得到.其它力學(xué)理論模型是指借鑒一些新 興的力學(xué)分支結(jié)合特定材料特點(diǎn)推導(dǎo)而得的相應(yīng)本構(gòu)模型. 1基于經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)上的本構(gòu)模型 1.1線彈性本構(gòu)模型該模型假定混凝土為抱負(fù)彈性體應(yīng)力與應(yīng)變成正比應(yīng)變在加卸載時沿同始終線變化完

3、全卸載后無剩余變形應(yīng)力與應(yīng)變有確定的唯一關(guān)系彈性模量為常量.考慮混凝土材料性能 的方向性差異尚可建立不同簡單程度的線彈性本構(gòu)模型如各向異性本構(gòu)模型正交異性本構(gòu) 模型各向同性本構(gòu)模型等。這類模型適用于：混凝土的應(yīng)力水平較低內(nèi)部微裂縫和塑性 變形很小預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或受約束結(jié)構(gòu)開裂之前體形簡單結(jié)構(gòu)的初步分析或近似計(jì)算某 些結(jié)構(gòu)選用不同的本構(gòu)模型對其計(jì)算結(jié)果不敏感時等狀況.該模型是迄今進(jìn)展最成熟的材料本構(gòu)模型，能較好地描述混凝土受拉和低應(yīng)力受壓時的 性能，也適于描述混疑土其它受力狀況下的初始階段，基于這類模型運(yùn)用到有限元分析中已 有很多勝利的例子。彈性非線性本構(gòu)模型該模型的基本特征是應(yīng)力與應(yīng)變不成正比，應(yīng)

4、變在加卸載時沿同一路線變化沒有剩余變 形應(yīng)力與應(yīng)變也有確定的唯一關(guān)系但彈性模量是應(yīng)力水平的函數(shù)不再是常量.彈性非線性 本構(gòu)模型突出了混凝土非線性變化的特點(diǎn)。彈性非線性模型假設(shè)混凝土的彈性非線性可以通 過不斷變化的切線模量（增量理論）或割線模量（全量理論）來描述?；炷羻屋S受壓的應(yīng) 力應(yīng)變關(guān)系是討論得最充分應(yīng)用最多的本構(gòu)模型多為對試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€的模擬.模型 的數(shù)學(xué)表達(dá)式有多項(xiàng)式指數(shù)式三角函數(shù)式和有理分式等.美國的霍根尼斯塔德（Hogenestad） 德國的魯斯茲（Rtisch）和我們國家的過鎮(zhèn)海等人分別建立了應(yīng)力應(yīng)變曲線提升段和下降段的 方程.Hogenestad于1955年建議提升段為二次

5、拋物線下降段為斜直線（圖1-a）它在美國 及北美被廣泛應(yīng)用Rusch于1960年建議提升段為二次拋物線下降段為水平線（圖l-b）這被 我們國家現(xiàn)行法律規(guī)范所采納.圖1混凝土應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系簡化曲線非線彈性本構(gòu)模型的明顯優(yōu)點(diǎn)是能夠反映混凝土受力變形的主要特點(diǎn)計(jì)算式和參數(shù)值 都來自試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析在單調(diào)比例加載狀況下有較高的精度模型表達(dá)式簡明直觀易于 理解和應(yīng)用.目前它在工程中應(yīng)用最廣泛一般狀況均能適用.塑性理論模型塑性力學(xué)的基本概念是從一種抱負(fù)化的拉伸曲線中起源并引伸出來，并把單軸的試驗(yàn)結(jié) 果推廣至三維空問。一般說來，該理論由三局部組成：初始屈服面、強(qiáng)化準(zhǔn)那么和流淌規(guī)章, 它們與屈服面密不行分。

6、1950年Ducker提出其聞名公設(shè)以后，人們才從理性高度上搞清了 塑性流淌規(guī)律和加載函數(shù)的關(guān)系，并明確了屈服面外形所必需滿意的外,性，從而把分散的 規(guī)章用統(tǒng)一的觀點(diǎn)聯(lián)系起來，建立了統(tǒng)一的理論框架，從數(shù)學(xué)上形成了比擬嚴(yán)格的理論體系, 由于基本假設(shè)的試驗(yàn)驗(yàn)證困難，對于混凝土這種多相材料來說，難以確定明顯的屈服點(diǎn)（面）。 在描述軟化現(xiàn)象時，還需要改用Yushin公設(shè)，由于Ducker公設(shè)只能描述穩(wěn)定材料的性能。 因此，用塑性力學(xué)方法來描述混凝土的性能，還有待深化討論，連續(xù)改進(jìn)。變彈性常數(shù)的非線彈性本構(gòu)模型考慮了混凝土材料的非線性較線彈性模型前進(jìn)了一大 步.但這類模型的缺點(diǎn)在于對材料屈服后的變形規(guī)律

7、的描述并不符合塑性流淌法那么使塑性 變形的計(jì)算帶有任意性不能反映卸載和加載的區(qū)分等.故不能用于卸載加卸載循環(huán)和非比 例加載等狀況.古典的塑性理論是針對抱負(fù)彈塑性材料建立的.彈塑性體的重要特點(diǎn)是材料 進(jìn)入塑性狀態(tài)的條件不僅與材料的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)而且與加載歷史及其應(yīng)力水平有關(guān). 因此為了在彈塑性分析時綜合考慮上述因素建立本構(gòu)模型時應(yīng)同時考慮三個基本要求：（1） 假定一個符合材料特性的屈服準(zhǔn)那么，（2）建立合適的塑性變形流淌法那么，（3）建立與材料 變形特征相應(yīng)的硬化和軟化定律.將塑性理論本構(gòu)模型移植于混凝土必需作出相當(dāng)大的假設(shè) 和簡化.常用的簡化模型有：3.1彈性全塑性模型它將混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)?/p>

8、曲線簡化為一斜線和一水平線即假設(shè)起始段為線彈性一旦進(jìn)入 塑性那么其應(yīng)力保持不變而應(yīng)變不斷增加.這是最簡潔的塑性理論模型.線彈性硬化塑性斷裂模型它將應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€分為彈性段強(qiáng)化段和塑性段.并提出了初始屈服面后繼加載面 （強(qiáng)化）和破壞面等加載面當(dāng)給定各加載面的函數(shù)后就可推導(dǎo)相應(yīng)的本構(gòu)模型.塑性理論本構(gòu) 模型盡了很大努力來反映混凝土應(yīng)力下降軟化段的剩余變形剛度退化等重要特性用簡化的 數(shù)學(xué)形式描述再用塑性理論的一般方法加以推導(dǎo).可用于卸載加卸載循環(huán)和非比例加載等 狀況。2基于新興力學(xué)理論的本構(gòu)模型2.1基于斷裂力學(xué)的混凝土模型斷裂力學(xué)起源于金屬材料的斷裂，最早將斷裂力學(xué)用于混凝土討論的是Kaplai

9、n。隨后 的工作幾乎都是在混凝土為線彈性的假定下，運(yùn)用斷裂力學(xué)對混凝土斷裂參量的討論。但是 由于沒有弄清混凝土斷裂破壞的特別性質(zhì)，所以導(dǎo)致了很多相互沖突的結(jié)果。不同討論所獲 得的混凝土斷裂韌度的測定值，其離散性之大已經(jīng)引起很多學(xué)者產(chǎn)生線彈性斷裂力學(xué)能否應(yīng) 用于混凝土材料的懷疑。例如，Glucklich證明，臨界應(yīng)變能釋放率要比混凝土的外表能的 2倍大得多。其他越來越多的試驗(yàn)結(jié)果也說明，泥凝土的Ki.。值隨著試件尺寸的變化而變 化，并與裂紋長度和相對缺口深度有關(guān)。不僅如此，Kic還隨骨料體積、外形、水灰比和齡 期的不同而不同。后者由于材料性質(zhì)的變化而引起Kic的變化。單就尺寸變化引起的Ac的不

10、同結(jié)果，就值得懷疑線彈性斷裂力學(xué)對混凝土的適用性。然而，隨著近年來對大尺寸混凝土 試件（H2m）試驗(yàn)結(jié)果的分析，人們已經(jīng)熟悉到，以往對混凝土斷裂參量的測定，實(shí)際上并不 真正代表混凝土的斷裂韌度，而僅僅是名義值。由于混凝土簡單的組織結(jié)構(gòu)，只有在試件尺 寸大到肯定程度后，才能夠測定出不隨尺寸而變化的穩(wěn)定的Ke值，這才真正反映了混凝土 的斷裂韌度。但是大尺寸混凝土試驗(yàn)比擬因難，一般試驗(yàn)室難以做到。基于斷裂力學(xué)的混凝 土的討論尚無法進(jìn)入有用。目前為止，很多學(xué)者對此進(jìn)行了討論，提出了不少經(jīng)典的基于細(xì)觀損傷的混凝土本構(gòu)模 型和損傷演化方程。Bazantt教授提出的微平面模型它討論材料各個方向上的剪應(yīng)力、法

11、向應(yīng)力、體積應(yīng)力、偏應(yīng)力和應(yīng)變間的關(guān)系。此模 型用矢量來描述材料的本構(gòu)關(guān)系。其實(shí)質(zhì)是假定在裂紋的開裂方向在細(xì)觀層次上是任意的, 裂紋穿過混凝土骨料四周的界面，其穿越路徑稱為微平面，而微平面上的應(yīng)變與總應(yīng)變動態(tài) 相關(guān)。故用微平面上的正應(yīng)變或者剪應(yīng)變來表征損傷的內(nèi)變量。但是，該模型比擬簡單，待 標(biāo)定的參數(shù)較多，其精確度有待驗(yàn)證，在實(shí)際的應(yīng)用中也比擬繁瑣。Mohamed和Hansen提出的細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型此模型假定混凝土是砂漿、骨料和界面區(qū)組成的三相復(fù)合材料，從混凝土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)動 身，并用有限元模擬了其細(xì)觀結(jié)構(gòu)。在模型中，假定其組分力學(xué)性能是隨機(jī)的，將骨料隨機(jī) 分布在砂漿基質(zhì)中去。該模型認(rèn)為拉應(yīng)力是開裂

12、的主要緣由，假定單元受拉破壞，不考慮剪 切作用。故該模型單軸拉伸、單軸壓縮等以受拉破壞為主的試驗(yàn)取得了勝利。二維格構(gòu)模型所謂的格構(gòu)系統(tǒng)其實(shí)是將材料從細(xì)觀上看成是由很多的能表示材料一小局部的彈性粱 單元或者桿單元組成的系統(tǒng)。單元采納比擬簡潔的本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)那么來描述材料的細(xì)觀非 勻稱性。其中的網(wǎng)格可以是隨機(jī)形態(tài)的不規(guī)章網(wǎng)格，一般狀況下取為規(guī)章三角形或四邊形。 該方法主要通過數(shù)。2基于損傷力學(xué)的混凝土模型基于對混凝土破壞機(jī)理和力學(xué)性質(zhì)的深化討論，很多學(xué)者認(rèn)為，損傷理論比擬適合于混 凝土的討論。由于：混凝土的損傷過程（開裂過程）可以看作是連續(xù)的，并且在很小的應(yīng) 力應(yīng)變下就己發(fā)生；裂縫擴(kuò)展方向幾乎和

13、最大主應(yīng)力方向垂直；外界作用以前存在的缺 陷可以作為初始損傷處理。近年來，損傷力學(xué)已經(jīng)開頭用在混凝土的強(qiáng)度計(jì)算和設(shè)計(jì)中。以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)與不行逆熱力學(xué)為基礎(chǔ)的連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)把連續(xù)介質(zhì)的微缺陷理解 為連續(xù)的“損傷場”變量，并假定損傷的能量耗散過程滿意不行逆熱力學(xué)定律，采用連續(xù)介 質(zhì)力學(xué)的“唯象學(xué)”方法討論微缺陷（損傷）的進(jìn)展及其對材料力學(xué)性質(zhì)的影響。損傷理論的 討論重點(diǎn)是：定義合理的損傷變量；建立材料損傷本構(gòu)方程；研討損傷的演化規(guī)律；尋求測 量損傷程度的方法；預(yù)估結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剩余壽命。損傷理論的討論始于1958年Kachanov 提出“連續(xù)性因子”的概念來描述金屬的蠕變斷裂，由于該模型簡潔直觀、

14、物理意義明確, 在此后的眾多損傷模型中都有不同程度地借鑒了他的損傷理論思想；1963年Rabotnov又引 入了“損傷因子”的概念討論金屬的蠕變本構(gòu)方程，建立了損傷理論的雛形；在受損材料中， 從細(xì)觀上對缺陷形式和損傷機(jī)制進(jìn)行分析以確定有效面積是很困難的，為間接測定損傷， 1971年Lemaitre提出了應(yīng)變等價原理，并引入了有效應(yīng)力的概念，成為將損傷變量引入材 料應(yīng)力一應(yīng)變本構(gòu)方程的橋梁；1977年Janson和Hult首次提出了 “連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)” 的概念，從今損傷力學(xué)在各國學(xué)者的努力下快速進(jìn)展，其中LemaitreChaboche Janson7 Leekie Hayhurst Kraj

15、ieinovic Sidoroff村上澄男等學(xué)者的討論工作為損傷理論的形 成和進(jìn)展作出了重要的貢獻(xiàn)，與此平行RiceTracey、Gurson等學(xué)者從材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)動身， 討論材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化的物理與力學(xué)過程，進(jìn)展了材料細(xì)觀損傷力學(xué)。具有代表性的混凝土損傷本構(gòu)模型混凝土各向同性彈性損傷模型Kachanov損傷模型Lol and受拉損傷模型Loland假設(shè)材料為各向同性彈性體，損傷也是各向同性，首先假定有效應(yīng)力和應(yīng)變的 表達(dá)式，通過應(yīng)變等效假定得到含損傷變量的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式，比照受拉試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)?曲線從而得到的材料損傷演化方程。Mazars損傷模型Mazars依據(jù)Terrien的混凝土單軸拉

16、伸試驗(yàn)曲線，假定受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線在峰值應(yīng)力 前為直線，峰值應(yīng)力后為一下降段曲線，曲線外形由損傷變量Dt掌握，Mazars同時給出了 描述下降段曲線的方程，將含損傷變量的應(yīng)力一應(yīng)變曲線方程與試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程比 較得到了損傷變量的演化方程，方程中含ABt這兩個拉伸時的材料系數(shù)，下標(biāo)T表示受 拉。Mazars同時給出了系數(shù)At、Bt的取值范圍，并分析了5，Bt對應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影 響。(4)分段線性模型、分段曲線模型等余天慶認(rèn)為，峰值應(yīng)力前應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性，此時只有初損傷；峰值應(yīng)力后損傷 擴(kuò)展但仍按線性變化，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可用分段線性的折線表示。依據(jù)假定的分段線性應(yīng)力- 應(yīng)變關(guān)系式得到

17、了含初始損傷的損傷演化方程。錢濟(jì)成等認(rèn)為受拉混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系在峰值應(yīng)力前后均為曲線關(guān)系，采用過鎮(zhèn)海等 人的混凝土單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系全曲線數(shù)據(jù)，擬合得到了一種分段曲線損傷演化方程。 與此類似，為了工程應(yīng)用的簡化，還有將應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線簡化為兩段直線從而得到的雙 線性損傷模型，同樣也是適用于混凝土受拉狀況.混凝土各向異性彈性損傷模型Sidoroff損傷模型Sidoroff等人提出了能量等價原理，認(rèn)為受損傷材料的彈性余能與無損傷材料的彈性余 能在形式上等價。通過用有效應(yīng)力張量代替柯西應(yīng)力張量，將損傷與彈性耦合，得到受損材 料的彈性余能，并借助于熱力學(xué)框架下的正交法那么可得損傷材料的應(yīng)力應(yīng)變

18、關(guān)系式。同理也 可以采用應(yīng)變能等價原理得到用應(yīng)力張量表達(dá)應(yīng)變張量的損傷本構(gòu)表達(dá)式。為得到損傷演化 方程，類比塑性力學(xué)中屈服面的定義，Sidoroff同時提出了損傷面的概念，認(rèn)為損傷是在損 傷閾值面上發(fā)生，采用正交法那么得到了損傷演化方程。同時還給出了混凝土單軸受拉時的損 傷應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系及損傷演化方程。該模型的理論基礎(chǔ)明確，類似于抱負(fù)塑性概念引入了損 傷面的概念；為簡化處理，假定峰值應(yīng)力前無損傷與實(shí)際不符。Krajcinovic 損傷模型此模型假設(shè)材料內(nèi)部損傷是由平面幣狀缺陷所引起，損傷變量為矢量，該模型在材料微 觀機(jī)理與宏觀性質(zhì)的連接上作出了有意義的嘗試。2. 3混凝土彈塑性損傷模型混凝土循

19、環(huán)加卸載試驗(yàn)說明，試件受載過程中剛度不斷降低，并伴有剩余應(yīng)變產(chǎn)生。 明顯彈性損傷本構(gòu)模型不能反映出不行逆變形的進(jìn)展過程,致使所建模型與實(shí)際有較大誤差, 因此有學(xué)者提出了考慮不行逆變形的彈塑性損傷模型，并依據(jù)塑性增量理論建立了彈塑性受 損材料的本構(gòu)關(guān)系及加載準(zhǔn)那么。董毓利等提出了考慮不行逆變形的損傷本構(gòu)模型。將不行逆變形分解為塑性變形和由損 傷引起的永久變形，并進(jìn)一步假定后者同時引起應(yīng)力的降低和剛度的衰減。引入表征不行逆 變形的內(nèi)變量（塑性應(yīng)變及損傷變量），借助于應(yīng)變等效假定并引入Helmholtz自由能后依據(jù) 熱力學(xué)其次定律推得了塑性應(yīng)變及損傷變量得演化方程。李杰、吳建營從分析混凝土材料的基本

20、損傷機(jī)制動身，采納受拉損傷變量和受剪損傷變 量反映微觀損傷對混凝土材料宏觀力學(xué)性能劣化得影響?；谟行?yīng)力張量分解定義彈性 Helmhotz自由能，并依據(jù)有效應(yīng)力空間塑性力學(xué)確定塑性變形的演化法那么和塑性Helmhotz 自由能。并由此給出了材料總的Helmhotz自由能和彈塑性損傷能量釋放率，建立了符合熱 力學(xué)基本原理的損傷本構(gòu)方程，并給出了損傷演化法那么。2. 4混凝土隨機(jī)損傷本構(gòu)關(guān)系由于損傷場的隨機(jī)性和損傷的隨機(jī)演化，反映在力學(xué)性能上的特征是宏觀力學(xué)性能的離 散性?；炷敛牧鲜芰θ^程試驗(yàn)討論說明：混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€具有明顯離散性特點(diǎn)。 有學(xué)者認(rèn)為傳統(tǒng)確實(shí)定性損傷力學(xué)具有缺乏，進(jìn)展出

21、了反映混凝土損傷隨機(jī)特征的隨機(jī)損傷 本構(gòu)理論。隨機(jī)損傷理論進(jìn)展較晚，有關(guān)這方面的討論尚處于初探階段，最新的、最據(jù)代表 性的討論是同濟(jì)高校李杰等所做的工作：在經(jīng)典損傷定義基礎(chǔ)上，建立了混凝土受拉隨機(jī)損 傷本構(gòu)模型，通過試驗(yàn)初步確定了模型特征參數(shù)，從而為采用此模型討論混凝土簡單受力條 件下的隨機(jī)損傷本構(gòu)模型打下了基礎(chǔ)；引入特征高度以考慮受拉構(gòu)件的應(yīng)力跌落；通過聲放 射試驗(yàn)來確定混凝土破壞隨機(jī)場的分布特征；在隨機(jī)受拉損傷基礎(chǔ)上，建立了隨機(jī)受壓損傷 本構(gòu)模型。但是由于模型公式過于簡單，確定參數(shù)過程簡單，在實(shí)際使用中較為不便。但損傷力學(xué)作為一門學(xué)科尚不夠系統(tǒng)和完善。例如，如何選擇合理的損傷變量，并把導(dǎo)

22、出的公式簡化到適用于工程計(jì)算的水平；如何有效地進(jìn)行損傷實(shí)測，以便判定混凝土的初始 損傷狀態(tài)，以及不同應(yīng)力條件下，混凝土損傷演化的條件和規(guī)律；還有損傷破壞判據(jù)，動態(tài) 和蠕變狀況下的損傷力學(xué)模型等都有待進(jìn)行深化的討論。3其它力學(xué)理論模型基于內(nèi)時理論模型內(nèi)時理論不以屈服面的概念作為其理論進(jìn)展的基本前提，也不把屈服面作為其計(jì)算依據(jù), 從而避開了經(jīng)典塑性理論在確定和應(yīng)用屈服面時遇到的試驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算中的困難，并可得到 與實(shí)際狀況更為吻合的結(jié)果。討論說明，內(nèi)時理論能夠很好地描述混凝土的眾多本構(gòu)現(xiàn)象， 如剪脹行為、體變行為等。但是，迄今為止該理論直接運(yùn)用于實(shí)際尚有困難，其主要緣由足 參數(shù)過多，且有些參數(shù)還相互

23、關(guān)聯(lián)，有些參數(shù)缺乏明確的物理意義；其材料常數(shù)確實(shí)定較繁 瑣和困難，加強(qiáng)對內(nèi)時理論中材料參數(shù)測試方法的討論，對推動內(nèi)時理論的實(shí)際應(yīng)用具有特 別重要的意義。瓦蘭尼斯（Valanis）在討論金屬材料的冷加工硬化特性時最早提出了內(nèi)時理論.該理論 從粘彈性模型動身將其中的時間變量用另一變量代替.新變量只取決于材料特性和變形的 程度使本構(gòu)模型中不再消失時間但內(nèi)蘊(yùn)時間故命之.其優(yōu)點(diǎn)是擺脫了塑性理論所必需的屈 服面和流淌法那么等而采納非彈性應(yīng)變漸漸積累的方法.2粘彈塑性理論模型依據(jù)材料的力學(xué)性能特點(diǎn)建立三種基本力學(xué)元件即彈性元件（彈簧）塑性元件和粘性元 件（阻尼器）.前兩種元件的性能與時間無關(guān)而粘性元件的應(yīng)力

24、應(yīng)變關(guān)系隨時間變化.采納不 同種類數(shù)量和元件特性指標(biāo)的多個元件加以不同組合就可構(gòu)成適合于多種結(jié)構(gòu)材料的本構(gòu) 模型。3基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的本構(gòu)模型的計(jì)算機(jī)建模技術(shù)的興起為材料本構(gòu)行為的模擬展現(xiàn)了一條新路?；跀?shù)值建模技術(shù)的材 料本構(gòu)模型區(qū)分于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，它是在大量牢靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上形成的，能夠比擬客 觀、真實(shí)地反映混凝土的力學(xué)行為。近年來，興起的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為混凝土本構(gòu)模型討 論供應(yīng)了強(qiáng)有力的手段，在選擇了合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并有充分牢靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，基于神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混凝土模型能夠較為客觀、真實(shí)地模擬混凝土的力學(xué)行為。從當(dāng)前討論和應(yīng)用的現(xiàn) 狀看，手要有以下幾方面的問題需要解決：（1）雖然神

25、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到廣泛的應(yīng)用，但也存在一 些缺乏，主要表現(xiàn)在需要較長的訓(xùn)練時問，對于一些簡單的問題，網(wǎng)絡(luò)算法可能需要進(jìn)行很 屢次訓(xùn)練才能收斂，占用較長的機(jī)時。因此應(yīng)充分采用神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、熟悉科學(xué)的基 本理論，改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更具有牛命力。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于數(shù)值計(jì)算方法， 其建立本構(gòu)模型需要大量牢靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此還應(yīng)對混凝土基本理論和混凝土內(nèi)部特性的 深化討論，同時做大量的混凝土試驗(yàn)，來得到不同環(huán)境不同應(yīng)力狀態(tài)、途徑的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 3.4其它近期進(jìn)展起來的新興力學(xué)分支幾乎無一遺漏地被借以建立混凝土的本構(gòu)模型.除上述 外還有基于斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)的模型以及多種力學(xué)理論的結(jié)合應(yīng)用如塑性損傷模型，內(nèi)時 損傷模型，塑性斷裂模型等.新近又有基于模糊集的塑性