基于契合理論的砌體嚴(yán)格勻質(zhì)化理論研究.pdf

1、砌體嚴(yán)格勻質(zhì)化方法能通過(guò)在計(jì)算軟件中實(shí)現(xiàn)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活網(wǎng)格劃分,最終完成對(duì)各類砌筑模式砌體結(jié)構(gòu)受力性能和破壞機(jī)理的分析。此方法結(jié)合了分離式與整體連續(xù)體模型的優(yōu)勢(shì),避免了前者建模的復(fù)雜以及后者計(jì)算結(jié)果的粗糙,為建立精確的砌體結(jié)構(gòu)理論,滿足工程分析需求的細(xì)致化提供了前提。本文首次引入契合理論分析砌體,建立選取砌體嚴(yán)格勻質(zhì)化RVE模型的方法,并推導(dǎo)數(shù)值模擬的邊界條件與初始條件,致力于建立砌體細(xì)觀力學(xué)性能與宏觀力學(xué)性能間的聯(lián)系。本文的主要研

2、究成果如下:
　　 (1)針對(duì)砌體的砌筑模式存在多樣性,系統(tǒng)的平面分割缺乏理論基礎(chǔ)以及二維周期性材料的描述存在局限性這三點(diǎn)問(wèn)題,本文首次引入契合理論對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,探究平面應(yīng)力假設(shè)下常見(jiàn)砌筑模式砌體的內(nèi)在契合規(guī)律,基于契合理論對(duì)各類砌筑模式砌體進(jìn)行周期性平面分割,并對(duì)契合形的組元進(jìn)行解構(gòu)研究,首次研究提出砌體結(jié)構(gòu)契合解構(gòu)方法。結(jié)果表明,各類砌筑模式砌體的組元都存在三種基本形式:矩形、平行四邊形以及菱形。而對(duì)于同一砌筑模式砌體

3、,其相同形式的組元又存在多種不同契合模式,契合模式各異的各個(gè)組元最終可以解構(gòu)為幾類最簡(jiǎn)契合骨骼單元。本研究為砌體嚴(yán)格勻質(zhì)化理論的周期性分割提供了依據(jù),為建立組元與相應(yīng)RVE間的數(shù)學(xué)關(guān)系提供了前提,并為砌體的勻質(zhì)化提供了新的思路與方法。
　　 (2)針對(duì)造成組元差異的因素有待研究,選取最佳組元的標(biāo)準(zhǔn)有待確立這一問(wèn)題。結(jié)合采用契合理論分析砌體的結(jié)論,研究各類砌筑模式砌體的組元參照系及其對(duì)邊情況,首次研究決定最佳組元的因素,找出了既能

4、良好描述砌體二維周期性又能簡(jiǎn)化出最佳砌體重復(fù)單元的組元。上述研究能為砌體勻質(zhì)化過(guò)程中RVE模型的選取提供指導(dǎo)。
　　 (3)針對(duì)宏觀均勻應(yīng)力狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)條件需要進(jìn)一步探究,砌體嚴(yán)格勻質(zhì)化過(guò)程在計(jì)算軟件中的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用條件有待進(jìn)一步研究,這兩點(diǎn)問(wèn)題,本文介紹了宏觀勻質(zhì)化的實(shí)驗(yàn)條件,采用契合圖形解釋砌體在宏觀均勻應(yīng)力場(chǎng)中的變形特征,并采用數(shù)學(xué)語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行描述。另外,對(duì)嚴(yán)格勻質(zhì)化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述,并獲得了勻質(zhì)化過(guò)程應(yīng)考慮因素的研究