抗拉應力

抗拉強度（tensile strength）是金屬由均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。抗拉強度即表徵材料最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應力之前，變形是均勻一致的，但超出之後，金屬開始出現縮頸現象，即產生集中變形；對於沒有（或很小）均勻塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。符號為Rm（GB/T 228-1987舊國標規定抗拉強度符號為σb），單位為MPa。

物體由於外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，並試圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置。

在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法嚮應力，同截面相切的稱為剪應力或切應力。

物體中一點在所有可能方向上的應力稱為該點的應力狀態。但只需用過一點的任意一組相互垂直的三個平面上的應力就可代表點的應力狀態，而其它截面上的應力都可用這組應力及其與需考察的截面的方位關係來表示。

混凝土在外部荷載作用下的瞬時軸向變形可以用其應力一應變關係來描述。自從witney在四十年代提出混凝土受壓應力一應變全曲線在峰值點后存在下降段以來，國內外許多研究者在試驗中測得了受壓應力一應變全曲線，並用於結構分析，因而加深了對混凝土受壓性能的全面認識。

人們早已了解到混凝土拉伸曲線同壓縮曲線一樣存在峰后軟化現象，即也存在下降段。但是長期以來，在混凝土的研究工作中，混凝土的拉伸特性沒有得到足夠的重視，一方面由於實際工程的設計計算沒有十分強調混凝土的拉伸性能，另一個很重要的原因就是尚沒有一種可靠的試驗方法來進行混凝土的抗拉試驗，大部分試驗數據都是從混凝土間接拉伸試驗獲得，並不能真實反映混凝土的抗拉性能。混凝土拉伸應力一應變全曲線是最能反映混凝土抗拉性能的試驗方法，但由於混凝土軸拉試驗的難度問題，使得混凝土拉伸曲線的研究起步較晚，資料也不多見。

近些年來，隨著高拱壩等薄殼結構建築物的出現，混凝土的拉伸行為越來越被人們重視起來，主要在於：

（1）混凝士的拉伸性能對混凝土結構的安全起著重要的支配作用。對已建混凝土建築物的調查發現，許多由於抗拉強度和拉伸變形能力不足而導致開裂，嚴重者甚至發生質量事故。實際上，混凝土的壓縮、彎曲破壞均是由於其抗拉應力或剪應力、拉應變或剪應變超過其承載能力而造成的，可見對混凝土拉伸性能的研究非常必要。

（2）材料科學的發展要求把各種條件下施加於材料上的力、發生的變形及其相關的全部特性和過程，聯繫到材料的組分、結構加以系統的闡述，從而在理論上揭示由外部荷載作用導致混凝土內部結構的變化，從宏觀和微觀兩個角度來認識混凝土的破壞機理，這也要求人們對混凝土的拉伸試驗及拉伸全曲線做一下系統的闡述。

（3）隨著數字技術的提高，特別是計算機強大功能的介入，要求按極限強度理論對混凝土或鋼筋混凝土結構進行非線性的全過程分析，在計算模型和基本假定中，混凝土的拉伸應力一應交全曲線是必須首先確定的因素之一，因為它可以直接給出峰值應變、抗拉強度、彈性模量、開裂應力和變形等主要特徵值。

高性能混凝土是未來混凝土發展的一個方向，實現混凝土的高性能化及混凝土性能的研究一直是高性能混凝土研究的重點。基礎設施的可持續發展與天然集料材料短缺的矛盾日益突出，對水泥混凝土材料的運用也日益增加。在施工中，為了提高建築的抗拉應力，需要對鋼筋混凝土進行優化配比模型構建。

首先分析線性荷載下的混凝土抗拉應力優化配比模型，需要定義混凝土的損傷模型和抗拉強度，在 T 型鋼混凝土柱下混凝土的剩餘抗拉強度和承載影響係數為：。

上式中，N(t)表示強烈衝擊作用后的鋼混凝土柱的剩餘抗拉承載力，N表示通常情況下的型鋼混凝土柱的極限承載力。分析衝擊后屈曲關係對剩餘抗拉強度的影響中，採用 Explicit 單元庫中的 8 節點線性減縮積分實體單元 C3D8R，進行有限元模擬，混凝土屈曲關係模型中，得到不同混凝土等級強度和不同等級拉力作用下的剩餘抗拉強度與承載力及其對應位移試驗值與模擬值比較結果見圖，實現對混凝土地震后抗拉強度的準確數值分析。