混凝土損傷破壞過(guò)程的細(xì)觀數(shù)值模擬.pdf

1、混凝土是一種復(fù)雜的多相、非均質(zhì)材料。傳統(tǒng)的混凝土的宏觀力學(xué)模型將混凝土理想化為均質(zhì)材料，進(jìn)行試驗(yàn)得出其力學(xué)參數(shù)來(lái)滿足工程需要。這種簡(jiǎn)化難于研究混凝土材料在外荷載作用下裂紋萌生、擴(kuò)展及貫通而導(dǎo)致的由細(xì)觀層次到宏觀層次的損傷和斷裂過(guò)程。本文在細(xì)觀層次上把混凝土看作是由粗骨料、水泥砂漿基體和二者之間的界面所組成的非均勻三相復(fù)合材料，在此基礎(chǔ)上來(lái)模擬混凝土的宏觀力學(xué)性能。 首先，混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的隨機(jī)骨料數(shù)值模型的建立，及其損傷破壞力學(xué)分

2、析可為混凝土研究提供依據(jù)。本文基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)多邊形重疊判斷及區(qū)域填充算法，提出了適于任意指定級(jí)配曲線、任意形狀、大小的骨料投放算法，并突破了傳統(tǒng)凸型骨料投放限制，更接近于混凝土試件斷面的實(shí)際。具體實(shí)現(xiàn)中，提出利用粒徑極值比來(lái)控制骨料形狀，并針對(duì)二維骨料的數(shù)值投放過(guò)程，提出少量的用戶干預(yù)方法，比較傳統(tǒng)完全隨機(jī)法，提高了投放的成功率及效率。 其次，混凝土的宏觀性能在很大的程度上取決于三相組分的面積百分?jǐn)?shù)、力學(xué)和物理性能及相互作用。

3、因此，研究界面的結(jié)構(gòu)特性對(duì)于進(jìn)一步了解混凝土宏觀性能具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文在建立混凝土細(xì)觀數(shù)值試件后，就其中主要影響因素進(jìn)行組改分析，提出層合界面單元，提高了細(xì)觀混凝土模型建立的效率和精度。 在此基礎(chǔ)上，分析了界面單元中不同材料組分比例及界面厚度對(duì)界面單元性質(zhì)的影響，并研究了其對(duì)混凝土試件宏觀表征強(qiáng)度的影響。與此同時(shí)，研究了力學(xué)參數(shù)的可靠性及約束條件和單元尺寸等因素對(duì)混凝土單軸受力性能進(jìn)的影響。 最后，針對(duì)A