基于Hashin準則的木材受火后強度分析
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木結構在火災作用下,木材的化學成分及物理特性會發生復雜的變化,導致其力學性能的改變,木構件承載能力降低。本文編寫了考慮溫度影響的木材本構vumat子程序,并對子程序的正確性進行了驗證。
木材是一種復雜的各向異性復合材料,可以分為三個方向,即縱向順紋(L)、徑向橫紋(R)、弦向橫紋(T)。其復雜的本構關系主要體現為在拉或剪力作用下發生 脆性破壞,而在壓力作用下發生塑性變形,且在橫紋壓力作用下變形較大,同時拉壓強度不相等。

屈服準則
木材是各向異性材料,且L、R、T三個方向的拉壓屈服強度不一樣,屬于拉壓非對稱材料。為了準確地預測木材的失效需要選擇合適的各向異性屈服準則,目前常用的各向異性屈服準則有:Hill準則,Hosford準則,Yamada-Sun屈服準則等。本采用Hashin準則作為木材的屈服準則
損傷演化準則
本文木材本構關系模型定義了兩種不同的損傷演化模型,受壓延性破壞采用理想彈塑性模型,受拉脆性破壞采用線彈性軟化模型.引入損傷變量D來描述木材的受損狀態。

溫度影響
木材隨著溫度的升高,發生不同程度的炭化,其強度、彈性模量、斷裂能也隨之發生變化。本文考慮了溫度對木材的模量、強度的影響,并且認為溫度對拉壓性能產生的影響不同。
根據上述相關理論編寫了abaqus vumat子程序,并通過單胞模型對子程序進行驗證。

下圖為不同溫度下單向拉壓結果

下圖為三點彎曲載荷下的破壞行為


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