采用塊體界面體系的砌體結構簡化細觀模型

牛力軍 張文芳 丁瑞彬

摘要：基于ABAQUS裝配式建模構架，提出了一種砌體結構的簡化細觀模型。該建模方法將塊體砂漿界面及砂漿層統一采用塊體間的界面來代替。界面屬性包括法向和切向的力學參數，用來模擬砌體的剪壓及受拉行為。界面的法向受拉采用粘性力學參數賦值，并通過與軸心受拉本構模型的等效，推導得出控制界面損傷演化速率的無量綱指數α的計算方程。剪壓復合受力模型基于剪摩理論建立，通過粘性屬性和庫倫摩擦賦值。當剪壓復合受力構件處于高軸壓比時，通過塊體的非線性屬性實現了主壓應力為主控的損傷閥值。按照該方法進行剪壓相關性和磚墻剪切失效的試驗仿真模擬，模擬得出的失效形態及力位移曲線與試驗結果基本相符。

關鍵詞：砌體；細觀模型；剪摩理論；粘性摩擦；數值模擬

中圖分類號：TU313.2

文獻標志碼：A 文章編號：1674-4764（2016）02-0051-09

Abstract：Based on the modular modeling framework of ABAQUS program， a simplified mesoscopic model is proposed for masonry structure. The mortar-joint and bond were replaced by a single interface. Shear-compression behaviour and tension behaviour were modeled through the normal and tangential mechanics properties of interface. Sticking mechanics property was adopted to model tensile behavior， and the evolution index αof bonding soft was obtained by equivalent with axial tensile constitutive express. Based on shear-friction theory， shear-compression model was conducted by sticking mechanics and coulomb friction， and through the nonlinear properties of block， the principal compression stress was adopted as the master damage threshold under high axial compression ratio. Simulation of the shear-compression relationship and a brick wall model with shear failure were conducted， and the corresponding failure modes and curves were similar with that theory and test results.

Keywords：masonry； mesoscopic model； shear-fiction theory； sticking friction； simulation

砌體結構在現役建筑中占比較大，也是結構領域研究的重點。隨著計算機仿真技術的發展，砌體結構的精細化數值分析越來越受到研究者的重視。很多文獻根據不同的數值程序提出了多種精細化建模方法，一般是假定砌體是由砂漿基質、塊體材料及塊體砂漿粘結界面組成的三相復合材料，各相組分的材料性質按照相應的力學本構模型來賦值[1-4]。砂漿基質和塊體材料通常采用彈塑性材料，也有文獻為了簡化數值計算，采用彈脆性材料模型。粘結界面通常采用以下3種處理方法： 第1種方法將塊體和砂漿的接觸面完全耦合，該方法建模簡單，但不適用于模擬塊體和砂漿之間的粘結滑移行為，而粘結滑移失效是砌體結構在地震作用下的主要失效行為。……