混凝土梁裂縫的三維非線性數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土是一種復(fù)雜的多相非均質(zhì)材料，其破壞過(guò)程的數(shù)值模擬研究可以使人們更加清楚地認(rèn)識(shí)破壞過(guò)程的各種機(jī)制，有利于解釋試驗(yàn)中發(fā)生的一些斷裂現(xiàn)象，在證明數(shù)值模擬方法可靠和有效的前提下，可以取代部分試驗(yàn)，節(jié)省大量的人力和財(cái)力.更重要的是，對(duì)于試驗(yàn)技術(shù)難以模擬的復(fù)雜邊界和荷載條件、縮尺模型試驗(yàn)中多種相似率難以同時(shí)滿(mǎn)足等問(wèn)題，用數(shù)值模擬有望獲得較好的解決。因此進(jìn)行精細(xì)的數(shù)值模擬研究有很大的理論和工程價(jià)值。本文對(duì)混凝土梁裂縫的非線性發(fā)展過(guò)程的數(shù)值模擬進(jìn)

2、行了研究，建立了基于能量守恒的三維開(kāi)裂準(zhǔn)則，并部分完成了軟件的開(kāi)發(fā)(將原有的二維非線性有限元程序擴(kuò)展為適用于三維開(kāi)裂情況)。 本文在了解了國(guó)內(nèi)外研究情況的基礎(chǔ)上，對(duì)一個(gè)好的數(shù)值模擬過(guò)程應(yīng)具有的四大關(guān)鍵因素(能反映軟化階段的本構(gòu)關(guān)系模型、合適的斷裂準(zhǔn)則、高效的網(wǎng)格重分算法和準(zhǔn)確的網(wǎng)格映射技術(shù)、以及高效的非線性數(shù)值解法)作了較為詳細(xì)的總結(jié)和闡述。 其中裂縫的開(kāi)裂條件判斷是數(shù)值模擬的核心問(wèn)題，能量法則在數(shù)值模擬中由于其較快的收

3、斂速度、準(zhǔn)確性和對(duì)網(wǎng)格劃分的要求相對(duì)較低，而被較多的學(xué)者們所接受。但目前在能量準(zhǔn)則方面的研究均基于二維情況下，本文在此基礎(chǔ)上提出了的基于Griffith能量的三維開(kāi)裂判斷準(zhǔn)則及相應(yīng)的三維虛擬裂縫開(kāi)展模型。并將結(jié)果以便于研制有限元軟件的形式給出。 在具體的三維非線性有限元程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，本文先對(duì)有限元基本單元的參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)分析，并對(duì)特殊單元采用退化技術(shù)，同時(shí)介紹了裂縫發(fā)展過(guò)程的處理，整個(gè)基于三維的軟件開(kāi)發(fā)是一個(gè)相對(duì)龐雜的過(guò)程，