考虑滚动剪切的杉木正交胶合木抗弯性能数值模拟OA

滚动剪切是正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)受弯承载能力的关键影响因素之一,但现有数值模型常因忽略其与横纹拉伸及顺纹剪切损伤的内在耦合而难以实现精准预测。研究基于连续介质损伤力学(continuum damage mechanics,CDM)与弹塑性理论,构建考虑滚动剪切与横纹拉伸、顺纹剪切损伤耦合效应的木材三维正交各向异性本构模型(简称木材本构模型),并基于有限元ABAQUS/VUMAT平台开发的子程序实现模拟。将模拟数值与木材力学性能、3组不同结构杉木(Cunninghamia lanceolata)CLT足尺抗弯试验数据进行对比验证,结果表明:该模型能准确模拟木材受压时的弹塑性屈服行为及受拉、受剪时的线性软化特征,对于跨厚比为15和20的3层和5层杉木CLT,抗弯强度的模拟值与试验值的相对误差均在10%以内,且预测的宏观破坏模式与试验吻合。以跨厚比为15的3层杉木CLT为例进行损伤演化分析,发现CLT最终弯曲失效是由中间横纹层的滚动剪切先达到损伤阈值导致的,且滚动剪切损伤区域也存在横纹拉伸、顺纹剪切的损伤耦合作用,验证多损伤模式间的协同演化特征。研究建立的耦合损伤模型克服传统独立失效准则的局限,可为CLT结构精细化数值分析与安全评估提供支撑。