考虑地震应变率效应的木材三维弹塑性损伤本构模型及其数值实现

作者:张利朋; 谢启芳; 刘伊津; 张保壮; 吴亚杰
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木结构在使用过程中可能会遇到地震,木材对地震应变率表现出明显的敏感性。建立考虑地震应变率效应的木材非线性本构模型是十分必要的。本文系统梳理了现有研究中木材在不同地震应变率水平和不同纹理方向的试验结果,分析了考虑不同纹理方向应变率影响的强度和弹性模量绝对值的统计规律,建立了考虑地震应变率效应的强度和弹性模量地震应变率影响系数的表征模型。在此基础上,基于连续介质损伤力学建立了考虑地震应变率效应的木材三维弹塑性损伤本构模型,并编译了相应的UMAT子程序,并将其嵌入ABAQUS和有限元的软件中。采用弹塑性损伤本构模型模拟木材沿纹理和横穿纹理的压缩载荷。模型计算结果与实验结果吻合较好,验证了本构模型和UMAT子程序模型的正确性。研究结果可以为木结构的抗震分析和评估提供更实用的模型支持。