混凝土断裂过程的细观力学有限元模拟研究

发布时间：2020-03-26 08:40

【摘要】：混凝土材料广泛应用于建筑工程,桥梁工程等领域,随着建筑结构和建筑技术的发展,对混凝土材料破坏的控制要求越来越高,因此研究混凝土的断裂破坏机理对相关工程领域有重要意义。目前,工程中混凝土断裂的研究大部分都是基于宏观唯象本构,将混凝土材料理想化为均质体,缺乏对混凝土微观变形和破坏机理的考虑。本文基于三相细观力学模型,各项组分采用不同本构,系统地研究了混凝土各相材料的力学性能对混凝土材料宏微观性能的影响。根据富勒级配曲线和蒙特卡洛随机原理,本文建立二维随机圆形骨料代表性体元细观力学模型,对交界面、砂浆基体、骨料三种组分进行了明确的考虑,来分析混凝土的多尺度变形和破坏行为。针对交界面厚度、骨料数量和网格收敛性等方面对模型进行校准,并与真实尺寸模型作对比,验证其合理性。本文对交界面采用粘结单元本构,对砂浆基体采用损伤塑性本构,对骨料采用弹性本构和损伤塑性本构。细观力学模型中各组分的材料参数通过将模拟结果与试验结果对比来标定。本文采用均匀化的方法多尺度分析混凝土断裂行为,建立拉伸荷载作用下宏观抗拉强度和砂浆抗拉强度及交界面抗拉强度的函数关系,和建立拉伸荷载作用下宏观软化系数与砂浆基体软化系数的函数关系。同时建立压缩荷载作用下宏观抗压强度和砂浆抗压强度、砂浆抗拉强度及交界面抗拉强度的函数关系。另外,根据该模型,本文系统地分析了混凝土材料的裂纹产生及扩展的过程与微观结构和各组分性能之间的关系,并找出骨料是否发生破坏的分界线。还研究了双轴拉伸状态下,混凝土宏观抗拉强度与裂纹之间的关系。
【图文】：

混凝土格构模型

混凝土随机骨料模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】

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3 刘巍;徐明;陈忠范;;ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数标定及验证[J];工业建筑;2014年S1期

4 贺誉;彭刚;王敏;吴彬;;基于损伤塑性本构模型的混凝土拉伸裂纹扩展数值模拟[J];水电能源科学;2013年05期

5 杜修力;金浏;黄景琦;;基于扩展有限元法的混凝土细观断裂破坏过程模拟[J];计算力学学报;2012年06期

6 吴智敏;杨树桐;郑建军;;混凝土等效断裂韧度的解析方法及其尺寸效应[J];水利学报;2006年07期

7 马怀发,陈厚群,黎保琨;混凝土细观力学研究进展及评述[J];中国水利水电科学研究院学报;2004年02期

8 朱万成,唐春安,赵文,滕锦光;混凝土试样在静态载荷作用下断裂过程的数值模拟研究[J];工程力学;2002年06期

9 尚仁杰，赵国藩，，黄承逵;低周循环荷载作用下混凝土轴向拉伸全曲线的试验研究[J];水利学报;1996年07期

10 刘光廷,王宗敏;用随机骨料模型数值模拟混凝土材料的断裂[J];清华大学学报(自然科学版);1996年01期

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2 朱亚超;混凝土中砂浆—骨料界面力学性能试验研究[D];大连理工大学;2011年

3 吴锋;混凝土单轴抗拉应力—应变全曲线的试验研究[D];湖南大学;2006年

本文编号：2601212