基于損傷理論的混凝土力學(xué)性能研究.pdf

1、混凝土是當(dāng)代最重要的土木工程材料之一。在細(xì)觀角度上，混凝土結(jié)構(gòu)單元尺度變化范圍在10-4厘米至幾厘米之間，其研究主要針對粗細(xì)骨料、硬化水泥砂漿、孔隙、界面過渡層等細(xì)觀結(jié)構(gòu)。細(xì)觀數(shù)值模擬方法不僅可以研究混凝土損傷斷裂的全過程，還可以為改善混凝土力學(xué)性能提供理論依據(jù)，同時也可以解釋試驗(yàn)中所發(fā)生的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在驗(yàn)證模型實(shí)用可靠有效額前提下，可以部分取代試驗(yàn)，減少工作量，節(jié)省大量的人力物力，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文從混凝土的細(xì)觀角

2、度出發(fā)，將混凝土看作由粗骨料、硬化水泥砂漿和界面組成的三相復(fù)合材料，建立混凝土數(shù)值試樣，研究混凝土三相材料的性能對混凝土單軸壓縮單軸拉伸性能的影響。
　　用MATLAB軟件編程實(shí)現(xiàn)了骨料在二維平面內(nèi)的隨機(jī)分布。運(yùn)用瓦拉文公式實(shí)現(xiàn)混凝土三維空間體積率向二維平面面積率的換算，根據(jù)混凝土的配合比及骨料級配曲線確定二維平面模擬區(qū)域內(nèi)骨料粒徑，應(yīng)用適當(dāng)?shù)乃惴▽⒃谀M區(qū)域內(nèi)完成混凝土骨料的隨機(jī)分布。進(jìn)一步確定混凝土三相材料在模擬區(qū)域內(nèi)的比例位

3、置，完成混凝土的幾何模型試樣。
　　定義混凝土骨料、砂漿、界面的損傷本構(gòu)模型，在ANSYS軟件中對混凝土單軸壓縮及拉伸性能進(jìn)行數(shù)值模擬，得到混凝土的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€及混凝土損傷破壞過程，將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比，結(jié)果吻合較好。
　　討論當(dāng)骨料、砂漿、界面材料抗拉強(qiáng)度及彈性模量不同時，對混凝土單軸壓縮及拉伸時力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:界面及砂漿的抗拉強(qiáng)度及彈性模量的改變對混凝土力學(xué)性能的影響更大，骨料力學(xué)性能參數(shù)的改變對混凝土力