輕骨料混凝土力學(xué)性能的細觀數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著計算技術(shù)的不斷發(fā)展，近幾十年來，數(shù)值分析方法成為水工建筑物、海洋采油平臺、大跨高聳結(jié)構(gòu)等大型結(jié)構(gòu)工程設(shè)計計算中的重要分析手段。基于在模擬混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)生、擴展以及計算裂縫寬度上的優(yōu)勢，剛體彈簧元法成為一種非常具有發(fā)展前景的數(shù)值分析方法。本文采用細觀剛體彈簧元法，模擬了輕骨料混凝土靜態(tài)加載下的力學(xué)性能及裂縫擴展特征，并將數(shù)值模擬結(jié)果與已有的試驗數(shù)據(jù)進行了對比分析，驗證了細觀數(shù)值模擬方法的有效性和可行性。本文具體開展了以下幾方面的工作

2、： 1.在細觀層次上，將輕骨料混凝土看成由輕粗骨料顆粒(陶粒)、砂漿及其界面組成的三相復(fù)合材料，將剛體彈簧元法引入輕骨料混凝土力學(xué)性能及裂縫擴展的數(shù)值模擬中，確定了適合輕骨料混凝土細觀數(shù)值模擬的各種參數(shù)，包括：單元劃分精度、輕粗骨料的彈性模量、泊松比、抗拉強度、骨料級配等，建立了細觀層次上不同類型單元間(砂漿一砂漿、砂漿一骨料、骨料一骨料)的本構(gòu)關(guān)系和強度準則。 2.開展了軸心受壓加載下，不同邊界約束時，棱柱體試件受力過

3、程的數(shù)值模擬分析，研究了試件兩端是否采取減摩措施對試件承載力及裂縫擴展形式的影響規(guī)律，與試驗現(xiàn)’象基本一致。模擬了三種尺寸立方體試件，100mm×100mm×100mm、150mm×150mm×150mm、200mm×200mm×200mm單軸受壓的破壞過程，得到不同試件尺寸對立方體受壓力學(xué)性能的影響規(guī)律，與試驗結(jié)果吻合較好。 3.數(shù)值模擬了棱柱體試件單軸受壓、單軸受拉的受力破壞過程，得到了靜態(tài)加載下單軸受壓、單軸受拉的應(yīng)力一應(yīng)

4、變?nèi)€，分析了影響裂縫擴展的因素及峰值應(yīng)力與峰值應(yīng)變之間的關(guān)系，數(shù)值分析得到的應(yīng)力一應(yīng)變曲線能夠較好的符合試驗曲線。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，建議了一個有理分式作為輕骨料混凝土單軸受壓應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€的解析表達式以及一個多項式作為單軸受拉應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€上升段的解析表達式。 4.模擬了純砂漿梁和輕骨料混凝土梁的受彎破壞過程，研究了單點集中加載和三分點加載情況下，梁的受彎強度和裂縫擴展規(guī)律，分析了加載方式、水灰比、開口高度對其峰值荷載及