考慮骨料形狀的混凝土細(xì)觀模型研究.pdf

1、混凝土材料是一種典型的非均質(zhì)復(fù)合材料，其物理力學(xué)性質(zhì)主要取決于兩種主要組成材料，即粗骨料和水泥砂漿的性質(zhì)、配比及兩者之間的粘結(jié)作用。細(xì)觀尺度上的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式和各相材料性能決定了混凝土材料失效破壞的宏觀表現(xiàn)，確立細(xì)觀結(jié)構(gòu)與混凝土宏觀行為的關(guān)系對新型混凝土材料的研發(fā)和混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與評估具有重要意義。
　　本文研究了混凝土隨機(jī)骨料模型，利用Python編程語言及ABAQUS商用計(jì)算軟件實(shí)現(xiàn)了混凝土細(xì)觀模型的自動(dòng)生成，為進(jìn)行混凝

2、土的數(shù)值模擬提供了基礎(chǔ)。主要的研究工作概括如下:
　　編制了圓形骨料的隨機(jī)生成及投放程序，生成了圓形骨料平面多相細(xì)觀模型。參考圓形骨料隨機(jī)投放算法，完成橢圓形骨料的隨機(jī)分布?；跈E圓方程的仿射變換矩陣，得到了任意橢圓的二次型方程，精確地判斷了橢圓與橢圓，以及橢圓與直線的相離情況。相比于其他判定方法，本文生成的橢圓形骨料更加密實(shí)。
　　通過變動(dòng)極角和極坐標(biāo)得到了任意形狀的多邊形骨料，過程中利用凸性判定算法嚴(yán)格限定骨料的凹凸性。

3、其次，從效率這個(gè)角度對骨料的投放算法進(jìn)行了優(yōu)化。最后選用以骨料面積為標(biāo)度的骨料侵入準(zhǔn)則對生成的骨料進(jìn)行隨機(jī)延拓，成功得到二維混凝土凸多邊形骨料模型。完成了界面過渡區(qū)(ITZ)的網(wǎng)格劃分，通過設(shè)置網(wǎng)格過渡區(qū)，優(yōu)化了網(wǎng)格分布，極大的提高了計(jì)算效率。
　　運(yùn)用Python語言編制ABAQUS二次開發(fā)程序，分別建立了單軸拉伸混凝土多相細(xì)觀模型及三點(diǎn)彎曲梁數(shù)值模型，研究了三點(diǎn)彎曲梁開裂裂紋的發(fā)展過程，并通過改變混凝土骨料形狀、界面過渡區(qū)強(qiáng)度