【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于sma-ecc(自愈合混凝土)材料力学性能研究，具体涉及一种基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法。
技术介绍
1、处于海岸环境下的桥墩、桥柱、岸堤等结构在服役期间将不可避免地承受反复冲击荷载，这需要建筑材料有良好抗冲击能力。混凝土是目前建筑工程领域中使用最为广泛的材料，但普通混凝土抵抗动荷载冲击能力较差，在多次冲击碰撞下易发生突发性损毁，因此需要提升和改进混凝土的动力性能。通过在混凝土材料中加入纤维，是提高混凝土材料抗冲击性能的有效途径，并在前期对其与混凝土材料展开了抗冲击对比试验，试验结果表明：自愈合混凝土sma-ecc抗多次冲击性能优于普通混凝土，当以4.5m/s冲击速度反复冲击时，普通混凝土仅能承受4次冲击，而自愈合混凝土sma-ecc试件的抗冲击次数达到混凝土试样的19倍以上，累积吸能值超过普通混凝土10倍。因此可利用自愈合混凝土sma-ecc替代普通混凝土应用于海岸环境下的桥墩、护栏等结构，此时这些结构因使用抗冲击性能较好的材料浇筑，在遭受多次撞击荷载作用后不会立即发生破坏，但反复冲击会使材料内部损伤逐步累积，降低结构的承载力。在安全评价中，自愈合混凝土对多重冲击的抵抗能力是一个关键参数，故有必要研究sma-ecc在多次冲击载荷下的动力特性和损伤演化规律。
2、材料的动态本构关系反映了其对冲击响应的基本力学特性，自愈合混凝土sma-ecc在多次冲击荷载作用下，动力特性会发生改变，所采用材料本构关系的可靠性极大程度上决定着计算结果能否正确地反映结构的力学响应。目前构建混凝土类材
3、方法一：基于粘弹性理论基础建立本构模型，其中最典型的有zwt(朱王堂)模型，该模型推广应用于混凝土类材料时，仅能较好的描述应力应变曲线的部分上升段，因此需要在传统模型的基础上引入损伤变量才能描述材料的力学响应特性，且该模型中描述材料动态非弹性响应的表达式过于复杂，不便于应用。
4、方法二：构建动态塑性损伤模型，该模型中应用较多且研究相对比较成熟的为hjc模型。hjc模型能较好地描述混凝土类材料在高速冲击下产生的损伤、破碎等行为，因此广泛用于混凝土结构的动力响应模拟。但该模型参数较多，寻找材料参数的过程将耗费巨大的时间成本，需展开大批量的力学试验。
5、方法三：基于损伤理论基础建立本构模型，构建损伤型本构模型的关键在于选择恰当的损伤变量来描述材料的损伤程度以及确定损伤演变规律。
6、建立适用于多次冲击荷载作用下sma-ecc的动态本构模型，能对实际工程特别是海岸环境下的工程设计提供重要的理论支撑。鉴于利用方法一、方法二构建模型时理论分析复杂且计算过程繁琐，在实际使用过程中不便于推广，而方法三中构造sma-ecc的动态本构模型仍存在一定的缺陷，主要体现在：该技术方案未反映冲击次数与材料的力学特征性质，而是针对单次冲击的工况，从应变率的角度出发，拟合损伤变量中的相关参数与应变率间的关系。现有技术也未表征出sma-ecc在多次冲击下的残余强度。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法解决了现有反映材料力学能力的本构模型，没有考虑冲击次数与残余强度之间关系，进而导致对sma-ecc在多次冲击下的损伤模拟可靠性不足的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法，包括以下步骤：
3、s1、制备sma-ecc试样；
4、s2、对sma-ecc试样分别进行同一气压多次冲击加载试验，并绘制试样应力-应变关系曲线；
5、s3、构建多次冲击荷载作用下的动态本构模型；
6、s4、基于试样应力-应变关系曲线，拟合动态本构模型中的模型参数函数；
7、s5、将模型参数函数代入sma-ecc材料的动态本构模型中，构建出不同冲击气压多次作用下的sma-ecc应力-应变关系模型。
8、进一步地，所述步骤s2具体为：
9、s21、设置多个冲击气压；
10、s22、在每个冲击气压下，对sma-ecc试样进行循环冲击加载试验，直到sma-ecc试样发生破坏，得到每次冲击荷载作用下sma-ecc试样的动态压缩应力及应变实验数据；
11、s23、根据得到的动态压缩应力及应变实验数据，绘制试样应力-应变关系曲线。
12、进一步地，所述步骤s3具体为：
13、基于损伤软化线弹性模型，引入威布尔分布及表征sma-ecc材料残余强度的参数c，构建多次冲击荷载作用下的动态本构模型；
14、其中，构建的动态本构模型的表达式为：
15、
16、式中，σ为应力，ε为应变，e为弹性模量，c为表征sma-ecc材料残余强度的参数，a为威布尔分布的尺度参数，m为威布尔分布的形状参数；
17、其中，参数e、a、m和c为动态本构模型中待拟合的模型参数。
18、进一步地，所述步骤s4中，根据设置冲击气压的大小及冲击次数，拟合模型参数函数。
19、进一步地，所述步骤s4中，对于所述弹性模量e的模拟参数函数：
20、当冲击气压在第一冲击气压～第二冲击气压范围内，且冲击次数小于设置阈值时，其拟合得到的模型参数函数为：e＝p1t+p2；
21、当冲击气压在第一冲击气压～第二冲击气压范围内，且冲击次数大于等于冲击次数阈值时，其拟合得到的模型参数函数为：e＝q1t+q2t2+q3t3+q4t4+q5；
22、当冲击气压在第三冲击气压～第四冲击气压范围内时，其拟合得到的模型参数函数为：e＝u1t+u2t2+u3；
23、其中，p1、p2、q1、q2、q3、q4、q5、u1、u2、u3为拟合得到的模型参数函数的参数值，其根据冲击气压的取值确定，t为冲击次数。
24、进一步地，所述步骤s4中，对于所述威布尔分布的形状参数m的模型参数函数：
25、当冲击气压在第一冲击气压～第二冲击气压范围内时，其拟合得到的模型参数函数为：m＝α1_mt+α2_mt2+α3_mt3+α4_mt4+α5_mt5+α6_m；
26、当冲击气压在第三冲击气压～第四冲击气压范围内时，其拟合得到的模型参数函数为：m＝β1_mt+β2_m；
27、其中，α1_m、α2_m、α3_m、α4_m、α5_m、α6_m、β1_m、β2_m为拟合得到的模型参数函数的参数值，其根据冲击气压的取值确定，t为冲击次数。
28、进一步地，所述步骤s4中，对于所述威布尔分布的尺度参数a的模型参数函数：
29、当冲击气压在第一冲击气压～第二冲击气压范围内时，其拟合得到的模型参数函数为：a＝α1_at+α2_at2+α3_at3+α4_at4+α5_at5+α6_a；...
【技术保护点】
1.一种基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
3.根据权利要求2所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
4.根据权利要求3所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据设置冲击气压的大小及冲击次数，拟合模型参数函数。
5.根据权利要求4所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，对于所述弹性模量E的模拟参数函数：
6.根据权利要求4所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，对于所述威布尔分布的形状参数m的模型参数函数：
7.根据权利要求4所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，对于所述威布尔分布的尺度参数a的
8.根据权利要求4所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，对于表征SMA-ECC材料残余强度的参数C的模型参数函数：
9.根据权利要求5～8任意一条权利要求所述的基于冲击次数的SMA-ECC应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述第一冲击气压、第二冲击气压、第三冲击气压和第四冲击气压依次增大。
...【技术特征摘要】
1.一种基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：
3.根据权利要求2所述的基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：
4.根据权利要求3所述的基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤s4中，根据设置冲击气压的大小及冲击次数，拟合模型参数函数。
5.根据权利要求4所述的基于冲击次数的sma-ecc应力-应变关系模型构建方法，其特征在于，所述步骤s4中，对于所述弹性模量e的模拟参数函数：
6.根...
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