纖維混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)及破裂過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、纖維混凝土具有高延性和高韌性優(yōu)點,在土木工程等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用,但目前研究仍以宏觀試驗和定性分析為主,缺乏成熟的細(xì)觀力學(xué)模型,對其細(xì)觀力學(xué)性能與宏觀力學(xué)行為之間關(guān)聯(lián)性的研究仍較少見。本文從細(xì)觀角度出發(fā),采用細(xì)觀損傷力學(xué)理論和數(shù)值模擬技術(shù),建立纖維混凝土細(xì)觀力學(xué)模型,探究纖維混凝土損傷與斷裂過程中裂紋擴展規(guī)律以及損傷與斷裂機制問題。
　　本文首先在細(xì)觀層次上把纖維混凝土看作是由粗集料、硬化纖維砂漿基體和兩者之間界面過渡區(qū)所組成的

2、三相非均勻復(fù)合材料,基于Monte-Carlo隨機抽樣方法,分析了混凝土內(nèi)部不同骨料的形狀幾何信息,提出了混凝土骨料隨機投放算法,建立了基于不同骨料含量和不同骨料形狀的纖維混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)數(shù)值模型。
　　基于分水嶺分割等圖像處理技術(shù)對纖維混凝土隨機截面進(jìn)行了數(shù)字圖像處理和分析,通過矢量轉(zhuǎn)換技術(shù)建立了基于纖維混凝土真實骨料分布的細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型。利用粗集料的圓度、針狀系數(shù)和Blaschke系數(shù)等參數(shù)定量分析了混凝土內(nèi)部粗集料的形狀特征,并

3、利用粗集料主軸傾角和級配這兩個指標(biāo)定量分析了混凝土內(nèi)部粗集料的空間分布特征。
　　從混凝土材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)入手,通過室內(nèi)力學(xué)性能試驗和細(xì)觀損傷理論研究,建立了適合描述三相細(xì)觀介質(zhì)力學(xué)特征的本構(gòu)關(guān)系。利用有限元技術(shù)對纖維混凝土單軸受壓和彎拉試驗進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果能夠較好地反應(yīng)出纖維混凝土在不同受力狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變特點以及損傷與斷裂過程。
　　采用細(xì)觀數(shù)值模擬試驗分析了粗集料形狀和粗集料含量對纖維混凝土力學(xué)性能的影響。分析結(jié)