細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土梁靜動(dòng)承載力影響的三點(diǎn)彎數(shù)值試驗(yàn)研究.pdf

1、本文采用細(xì)觀計(jì)算力學(xué)方法,將混凝土梁在細(xì)觀層次上看成是由粗骨料、砂漿及其二者之間的界面組成的非均質(zhì)復(fù)合材料,采用有限元方法,在對(duì)大型商業(yè)有限元軟件Ansys二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上,引入雙折線損傷模型,對(duì)三級(jí)配混凝土梁在靜、動(dòng)荷載下的力學(xué)性能和破壞過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。根據(jù)三級(jí)配混凝土的骨料數(shù)量計(jì)算公式,計(jì)算混凝土梁內(nèi)部各級(jí)骨料顆粒的數(shù)目。采用蒙特卡羅方法,產(chǎn)生骨料顆粒在梁中的隨機(jī)位置坐標(biāo),然后通過(guò)Fortran語(yǔ)言編輯子程序,此子程序可以將之前

2、生成的混凝土梁骨料位置坐標(biāo)進(jìn)行批處理,同時(shí)轉(zhuǎn)化為Ansys軟件可讀的命令流程序,從而就建立起了混凝土隨機(jī)骨料模型。再對(duì)混凝土材料隨機(jī)骨料模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分,并對(duì)各種單元材料進(jìn)行賦值,在細(xì)觀層次上較真實(shí)的模擬了三級(jí)配混凝土復(fù)雜的、高度非均質(zhì)性。采用彈性損傷本構(gòu)模型,通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到混凝土材料在不同種類(lèi)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。本文的研究工作可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面：(1)通過(guò)Ansys軟件并且結(jié)合Fortran程序建立了新的混

3、凝土隨機(jī)骨料模型,并且通過(guò)改變隨機(jī)數(shù)的方法,將此混凝土模型中骨料位置改變,從而得到了一組骨料位置各不相同的混凝土模型,此模型的主要特點(diǎn)是,骨料數(shù)目是相同的,但是骨料位置是隨機(jī)的,建立這組模型的主要目的在于模擬工程實(shí)際當(dāng)中骨料位置隨機(jī)分布的特點(diǎn)。(2)對(duì)模型施加了靜荷載和動(dòng)荷載,并進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果以及從數(shù)值模擬中得到的P-S曲線圖之后,作者利用P-S曲線的拐點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的荷載值確定了混凝土梁的極限承載力。(3)在確定了極

4、限承載力之后,作者對(duì)四種骨料位置各不相同的混凝土模型分別施加了靜荷載和沖擊荷載,并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬,從計(jì)算結(jié)果中提取出各梁在靜力和沖擊荷載作用下的P-S曲線,通過(guò)對(duì)比得到了當(dāng)荷載值相同,但是骨料位置不同時(shí)混凝土靜、動(dòng)承載力的變化規(guī)律。(4)選取之前所建立的4種隨機(jī)骨料模型之一,對(duì)其施加4種不同速率的沖擊荷載,并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,從而得到了當(dāng)混凝土梁在受到不同速率沖擊荷載作用下的動(dòng)承載力變化情況,同時(shí)結(jié)合之前的計(jì)算結(jié)果,得到了混凝土梁動(dòng)承