基于随机分形的混凝土细观数值模型轴拉力学性能研究
发布时间：2022-02-22 09:19
混凝土是应用范围最广泛的建筑材料之一,对混凝土材料属性的研究一直都是土木工程领域的重点课题。传统研究多集中于宏观尺度,一般将混凝土视为均质材料进行研究,难以对混凝土的力学行为和破坏形式所表现出来的随机性做出科学合理的诠释。为了更好地研究混凝土力学演化规律,发挥材料的效能,本文在细观层面上对混凝土的力学性能进行研究,将混凝土视为由骨料、水泥石及两者间界面过渡区域三种成分组成的混合物,分析中充分考虑了混凝土材料的非均质性和物理随机性,通过研究混凝土的基本力学行为,初步探究其受力的内在机理。本文基于混凝土细观组分的分形特征,构建具有相同分形维数的细观数值模型,模拟混凝土在轴拉荷载作用下的力学行为,研究细观组分分形维数对其力学行为的影响规律,主要完成了以下的研究内容:（1）设计了一套基于分形理论的数值建模方法。首先在分形理论基础上采用Fortran语言建立了混凝土骨料生成模型,保证了骨料的随机性;进而借助Ansys有限元程序建立混凝土的数值细观模型,用分形维数以及粗骨料含量对混凝土的几何性质做一量化表征;（2）以所在团队前期完成的混凝土组分材料力学实验结果为依据,给数值模型中相应的组分单元定义...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 混凝土细观分析发展
1.2.2 分形理论的发展应用
1.2.3 关于混凝土轴拉受力性能的研究
1.3 本文的主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 混凝土细观数值建模方法
2.1 引言
2.2 混凝土三维细观模型
2.2.1 混凝土细观组成及建模要素
2.2.2 混凝土细观模型简介
2.2.3 分形维数与混凝土骨料级配间的关系
2.3 混凝土几何模型预处理
2.3.1 基于随机分形的骨料建模
2.3.2 骨料模型的修正
2.3.3 水泥砂浆的生成
2.4 材料的力学属性测定
2.4.1 骨料力学性能实验测定
2.4.2 水泥砂浆力学性能实验测定
2.4.3 ITZ力学性能实验测定
2.4.4 材料力学性能汇总
2.5 本章小结
第3章 混凝土细观模型数值受拉模拟
3.1 引言
3.2 材料模型加载前处理
3.2.1 模型单元选取
3.2.2 网格划分要素
3.3 材料本构关系及破坏力学准则
3.3.1 混凝土各组分材料属性
3.3.2 材料破坏准则
3.4 模型加载
3.5.1 数值模拟实验设计
3.5.2 数值模拟实验分析流程框架
3.5 本章小结
第4章 混凝土数值模型轴拉力学行为研究
4.1 引言
4.2 实验结果整体阐述
4.2.1 数值模拟实验结果
4.2.2 对实验结果的初步分析讨论
4.3 分形维数对混凝土轴拉力学性能影响分析
4.3.1 分形维数对混凝土轴拉作用下弹性模量的影响
4.3.2 分形维数对混凝土轴心抗拉强度的影响
4.3.3 分形维数对于混凝土轴拉作用下峰值应变的影响
4.3.4 数值模拟实验的结果数据准确性
4.4 分形维数对轴拉以及轴压不同影响原因分析
4.4.1 分形维数对混凝土轴心受压实验数据
4.4.2 分形维数在轴拉和轴压实验中不同表现的理论分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土ITZ性能及其对混凝土性能影响研究[J]. 雷斌,邹俊,扶名福,熊进刚. 混凝土. 2017(05)
[2]基于CT图像处理技术的混凝土细观破裂分形分析[J]. 田威,党发宁,陈厚群. 应用基础与工程科学学报. 2012(03)
[3]混凝土损伤演化的随机力学参数细观数值影响分析[J]. 李建波,林皋,陈健云,赵娟. 建筑科学与工程学报. 2007(03)
[4]混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟[J]. 夏晓舟,章青,汤书军. 河海大学学报(自然科学版). 2007(03)
[5]混凝土单轴荷载下细观损伤破坏的数值模拟[J]. 张子明,赵吉坤,吴昊,姚朋士. 河海大学学报(自然科学版). 2005(04)
[6]商品混凝土的早期轴向拉伸试验研究[J]. 管品武,陈萌,刘立新,李险峰. 混凝土. 2005(02)
[7]混凝土的分形性及其单轴应力下裂纹演化的混沌效应[J]. 于广明,董春胜,潘永战,刘福顺. 青岛建筑工程学院学报. 2004(01)
[8]混凝土细观力学性质对宏观断裂过程影响的数值试验[J]. 朱万成,唐春安,滕锦光,赵文. 三峡大学学报(自然科学版). 2004(01)
[9]基于刚体─弹簧模型的混凝土微裂纹行为模拟[J]. 王宝庭,宋玉普,张燕坤. 工程力学. 1999(02)
[10]用随机骨料模型数值模拟混凝土材料的断裂[J]. 刘光廷,王宗敏. 清华大学学报(自然科学版). 1996(01)
博士论文
[1]基于分形和混沌理论混凝土细观分析方法的研究[D]. 杨旭.哈尔滨工业大学 2018
[2]细观混凝土分析模型与方法研究[D]. 金浏.北京工业大学 2014
硕士论文
[1]基于非局部理论的混凝土M7微平面本构模型研究及应用[D]. 杨娜娜.天津大学 2016
[2]聚乙烯纤维对超高性能混凝土性能影响的研究[D]. 李操旺.湖南大学 2014
本文编号：3639160
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 混凝土细观分析发展
1.2.2 分形理论的发展应用
1.2.3 关于混凝土轴拉受力性能的研究
1.3 本文的主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 混凝土细观数值建模方法
2.1 引言
2.2 混凝土三维细观模型
2.2.1 混凝土细观组成及建模要素
2.2.2 混凝土细观模型简介
2.2.3 分形维数与混凝土骨料级配间的关系
2.3 混凝土几何模型预处理
2.3.1 基于随机分形的骨料建模
2.3.2 骨料模型的修正
2.3.3 水泥砂浆的生成
2.4 材料的力学属性测定
2.4.1 骨料力学性能实验测定
2.4.2 水泥砂浆力学性能实验测定
2.4.3 ITZ力学性能实验测定
2.4.4 材料力学性能汇总
2.5 本章小结
第3章 混凝土细观模型数值受拉模拟
3.1 引言
3.2 材料模型加载前处理
3.2.1 模型单元选取
3.2.2 网格划分要素
3.3 材料本构关系及破坏力学准则
3.3.1 混凝土各组分材料属性
3.3.2 材料破坏准则
3.4 模型加载
3.5.1 数值模拟实验设计
3.5.2 数值模拟实验分析流程框架
3.5 本章小结
第4章 混凝土数值模型轴拉力学行为研究
4.1 引言
4.2 实验结果整体阐述
4.2.1 数值模拟实验结果
4.2.2 对实验结果的初步分析讨论
4.3 分形维数对混凝土轴拉力学性能影响分析
4.3.1 分形维数对混凝土轴拉作用下弹性模量的影响
4.3.2 分形维数对混凝土轴心抗拉强度的影响
4.3.3 分形维数对于混凝土轴拉作用下峰值应变的影响
4.3.4 数值模拟实验的结果数据准确性
4.4 分形维数对轴拉以及轴压不同影响原因分析
4.4.1 分形维数对混凝土轴心受压实验数据
4.4.2 分形维数在轴拉和轴压实验中不同表现的理论分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土ITZ性能及其对混凝土性能影响研究[J]. 雷斌,邹俊,扶名福,熊进刚. 混凝土. 2017(05)
[2]基于CT图像处理技术的混凝土细观破裂分形分析[J]. 田威,党发宁,陈厚群. 应用基础与工程科学学报. 2012(03)
[3]混凝土损伤演化的随机力学参数细观数值影响分析[J]. 李建波,林皋,陈健云,赵娟. 建筑科学与工程学报. 2007(03)
[4]混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟[J]. 夏晓舟,章青,汤书军. 河海大学学报(自然科学版). 2007(03)
[5]混凝土单轴荷载下细观损伤破坏的数值模拟[J]. 张子明,赵吉坤,吴昊,姚朋士. 河海大学学报(自然科学版). 2005(04)
[6]商品混凝土的早期轴向拉伸试验研究[J]. 管品武,陈萌,刘立新,李险峰. 混凝土. 2005(02)
[7]混凝土的分形性及其单轴应力下裂纹演化的混沌效应[J]. 于广明,董春胜,潘永战,刘福顺. 青岛建筑工程学院学报. 2004(01)
[8]混凝土细观力学性质对宏观断裂过程影响的数值试验[J]. 朱万成,唐春安,滕锦光,赵文. 三峡大学学报(自然科学版). 2004(01)
[9]基于刚体─弹簧模型的混凝土微裂纹行为模拟[J]. 王宝庭,宋玉普,张燕坤. 工程力学. 1999(02)
[10]用随机骨料模型数值模拟混凝土材料的断裂[J]. 刘光廷,王宗敏. 清华大学学报(自然科学版). 1996(01)
博士论文
[1]基于分形和混沌理论混凝土细观分析方法的研究[D]. 杨旭.哈尔滨工业大学 2018
[2]细观混凝土分析模型与方法研究[D]. 金浏.北京工业大学 2014
硕士论文
[1]基于非局部理论的混凝土M7微平面本构模型研究及应用[D]. 杨娜娜.天津大学 2016
[2]聚乙烯纤维对超高性能混凝土性能影响的研究[D]. 李操旺.湖南大学 2014
本文编号：3639160
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