【免费】ABAQUS中纤维增强水泥基复合材料/混凝土/SHCC/ECC/FRC的损伤塑性模型

应变硬化水泥基复合材料（SHCC）是一种高性能纤维增强水泥基复合材料，呈现多裂纹开裂机制与高延性，极限拉伸应变可达3%~8%，裂纹平均宽度约为60 μm。近年来，SHCC/ECC的理论研究以及工程应用不断增加，尤其是在其优越的拉伸性能和在抗震结构中的应用。如俞可权等将PE纤维配置了超高性能工程水泥复合材料，其抗压强度约为120 MPa，抗拉强度高达12 MPa，拉伸应变能力超过8％。本贴介绍纤维增强混凝土（SHCC/ECC/FRC）的损伤塑性模型，分为四个部分，首先介绍真实应力和真实应变的转换，然后介绍SHCC/ECC/FRC的应力-应变关系，再介绍SHCC/ECC/FRC的损伤塑性模型，最后进行四点弯曲梁的累加循环仿真计算。

1.  ABAQUS中真实应力与真实应变

       ABAQUS中必须用真实应力和真实应变来定义塑性。而大多数实验（单轴拉伸、单轴压缩等）得到的是名义应力和名义应变。故必须将实验得到的名义应力和名义应变转换为真实应力和真实应变，从而得到ABAQUS中需要的材料参数。

      考虑塑性变形的不可压缩性，真实应力与名义应力间的关系:

 得到：

令   

可以得到真实应力与名义应力、名义应变的关系：

              真实应变与名义应变的关系：                     

   2. SHCC/ECC/FRC的应力-应变关系

       SHCC/ECC在单轴拉伸时呈现应变硬化现象，其简化的本构关系较为常见的有两种：理想弹塑性模型和线性强化弹塑性模型。在本帖中，采用线性强化弹塑性模型。

       SHCC/ECC简化的拉伸应力-应变曲线，包括3个阶段:

          SHCC/ECC简化的压缩应力-应变曲线

3. SHCC/ECC的损伤塑性模型

应力-应变关系表达式转化为应力-塑性应变关系如下：

SHCC/ECC的应力-应变关系和等效应变：

用E0表示SHCC的初始弹性模量，则SHCC/ECC应变硬化阶段的应力-应变关系可以表示为：

其中，

4. 仿真计算

材料属性：

荷载：累加循环加载-卸载，共四个循环

结果：

提取支反力和跨中的挠度：

得到SHCC累加循环加载-卸载的四点弯曲梁实验的荷载-挠度曲线：