损伤力学的损伤研究方法与步骤

损伤力学的损伤研究方法与步骤

根据研究的特征尺度不同，损伤的研究方法总体上可分为三种：微观方法、细观方法和宏观方法。 宏观方法也称为唯象学方法。它着重考察损伤对材料宏观力学性质的影响以及结构的损伤演化过程，而不追究损伤的物理背景和材料内部的细观结构变化。该方法是通过引进内部变量，将细观结构变化映射到宏观力学变化上加以分析的，即在本构关系中引入损伤变量，采用带有损伤变量的本构关系真实地描述受损材料的宏观力学行为。由于宏观方法是从宏观现象出发，并且模拟宏观力学行为，所以方程及其参数的确定往往是半经验半理论的，且具有明确的物理意义，可直接反映结构的受力状态。因此，采用宏观方法建立的损伤本构方程便于应用到结构设计、寿命计算及安全分析中。但该方法不能从细、微观结构层次上弄清损伤的形态与变化。
根据研究对象的特点以及上述各类损伤研究方法的优缺点，采用宏观方法对列车振动荷载作用下隧道结构的损伤进行研究，其主要研究过程包括以下四个阶段：
（1）选择合适的损伤变量，即选择描述材料中损伤状态的场变量；
（2）建立损伤演变方程，即建立描述损伤发展的方程；
（3）建立考虑材料损伤的本构关系；
（4）根据初始条件(包括初始损伤)和边界条件求解材料各点的应力、应变和损伤值。

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