基于Voronoi随机骨料模型的混凝土动态细观力学性能研究
发布时间：2021-05-10 00:47
混凝土是一种用途广泛的建筑材料,主要由骨料和砂浆两部分组成,作为典型的非均匀性材料,混凝土的宏观力学性能与其细观结构有关。对混凝土在细观层面力学性能的数值研究可以揭示许多物理实验无法观察到的现象,并解释其失效机理。作用在混凝土结构上的荷载一般是基本保持恒定的荷载,但是在特殊情况下,也会有动态荷载作用在混凝土结构上,如地震、冲击和爆炸等。在这些情况下,混凝土的动态性能对混凝土的破坏过程起着非常重要的作用。在动荷载作用下,混凝土的强度和变形与静载荷下混凝土的强度和变形明显不同。因此,对混凝土结构进行动态荷载作用下的细观力学性能研究是很有必要的。随着计算机技术的发展,越来越多的科研人员开始从细观角度对混凝土力学性能进行研究。本文建立了混凝土二维和三维Voronoi随机骨料模型,从细观角度对混凝土试件的动态单轴压缩和劈裂抗拉进行了有限元模拟,具体研究内容及结论如下:（1）Voronoi图形形状与混凝土骨料形状相似,都为不规则形状,因此用Voronoi图形来表示混凝土试件中的骨料。通过MATLAB编写APDL程序、ANSYS生成混凝土初始模型、LS-DYNA划分网格并进行有限元计算,对混凝土动态...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 混凝土细观理论分析研究现状
1.2.1 格构模型
1.2.2 M-H细观力学模型
1.2.3 随机粒子模型
1.3 混凝土细观力学数值仿真研究现状
1.4 ITZ研究介绍
1.5 混凝土动态力学性能研究进展
1.5.1 混凝土动态性能的试验研究
1.5.2 混凝土动态性能的数值模拟
第二章 建立基于Voronoi方法的混凝土随机骨料模型
2.1 概述
2.2 蒙特卡罗方法
2.3 Voronoi图形
2.4 Matlab和ANSYS简介
2.5 二维Voronoi骨料模型预处理方法
2.6 有限元模型
2.7 生成不同粒径的骨料
第三章 混凝土动态本构模型
3.1 混凝土动态本构模型介绍
3.1.1 弹性模型
3.1.2 粘弹性模型
3.1.3 粘弹性-塑性模型
3.1.4 滞后模型
3.1.5 弥散式裂缝模型
3.1.6 损伤模型
3.2 混凝土塑性损伤模型
3.3 本文细观各相材料动态本构模型及参数设置
3.3.1 骨料
3.3.2 砂浆(二维)本构模型
3.3.3 砂浆(三维)本构模型
第四章 LS-DYNA及有限元理论简介
4.1 LS-DYNA简介
4.1.1 LS-DYNA材料模型
4.1.2 LS-DYNA的应用领域
4.2 动态接触算法
4.3 有限元理论介绍
4.3.1 力学基础
4.3.2 数学求解
第五章 Voronoi混凝土模型动态单轴压缩数值模拟
5.1 概述
5.2 数值模型
5.2.1 几何模型和有限元网格
5.2.2 加载和边界条件
5.3 数值结果和分析
5.3.1 骨料分布的影响
5.3.2 骨料体积分数的影响
5.3.3 破坏模式
5.3.4 动力增强系数DIF
5.4 混凝土三维动态抗压数值模拟
5.4.1 三维数值模型
5.4.2 破裂路径
5.4.3 混凝土单轴压缩强度模拟结果
5.5 本章小结
第六章 混凝土动态劈裂数值模拟
6.1 概述
6.2 数值模型
6.2.1 几何模型和有限元网格
6.2.2 加载和边界条件
6.3 数值结果和分析
6.3.1 破裂路径
6.3.2 动力增强系数DIF
6.4 混凝土三维动态劈裂抗拉数值模拟
6.4.1 破裂路径
6.4.2 混凝土单轴抗拉强度模拟结果
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土塑性损伤模型参数的研究[J]. 陈少群. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2014(04)
[2]基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法[J]. 秦川,郭长青,张楚汉. 水利学报. 2011(08)
[3]混凝土静态力学性能的细观力学方法述评[J]. 杜修力,金浏. 力学进展. 2011(04)
[4]大坝混凝土三维细观力学数值模型研究[J]. 马怀发,陈厚群,吴建平,黎保琨. 计算力学学报. 2008(02)
[5]任意形状混凝土骨料的数值模拟及其应用[J]. 杜成斌,孙立国. 水利学报. 2006(06)
[6]细观结构不均匀性对混凝土动弯拉强度的影响[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 水利学报. 2005(07)
[7]大体积混凝土随机骨料数值模拟[J]. 孙立国,杜成斌,戴春霞. 河海大学学报(自然科学版). 2005(03)
[8]混凝土试件细观结构的数值模拟[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 水利学报. 2004(10)
[9]混凝土细观力学研究进展及评述[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 中国水利水电科学研究院学报. 2004(02)
[10]混凝土破坏过程的数值模拟[J]. 张德海,邢纪波,朱浮声,杨顺存. 东北大学学报. 2004(02)
本文编号：3178346
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 混凝土细观理论分析研究现状
1.2.1 格构模型
1.2.2 M-H细观力学模型
1.2.3 随机粒子模型
1.3 混凝土细观力学数值仿真研究现状
1.4 ITZ研究介绍
1.5 混凝土动态力学性能研究进展
1.5.1 混凝土动态性能的试验研究
1.5.2 混凝土动态性能的数值模拟
第二章 建立基于Voronoi方法的混凝土随机骨料模型
2.1 概述
2.2 蒙特卡罗方法
2.3 Voronoi图形
2.4 Matlab和ANSYS简介
2.5 二维Voronoi骨料模型预处理方法
2.6 有限元模型
2.7 生成不同粒径的骨料
第三章 混凝土动态本构模型
3.1 混凝土动态本构模型介绍
3.1.1 弹性模型
3.1.2 粘弹性模型
3.1.3 粘弹性-塑性模型
3.1.4 滞后模型
3.1.5 弥散式裂缝模型
3.1.6 损伤模型
3.2 混凝土塑性损伤模型
3.3 本文细观各相材料动态本构模型及参数设置
3.3.1 骨料
3.3.2 砂浆(二维)本构模型
3.3.3 砂浆(三维)本构模型
第四章 LS-DYNA及有限元理论简介
4.1 LS-DYNA简介
4.1.1 LS-DYNA材料模型
4.1.2 LS-DYNA的应用领域
4.2 动态接触算法
4.3 有限元理论介绍
4.3.1 力学基础
4.3.2 数学求解
第五章 Voronoi混凝土模型动态单轴压缩数值模拟
5.1 概述
5.2 数值模型
5.2.1 几何模型和有限元网格
5.2.2 加载和边界条件
5.3 数值结果和分析
5.3.1 骨料分布的影响
5.3.2 骨料体积分数的影响
5.3.3 破坏模式
5.3.4 动力增强系数DIF
5.4 混凝土三维动态抗压数值模拟
5.4.1 三维数值模型
5.4.2 破裂路径
5.4.3 混凝土单轴压缩强度模拟结果
5.5 本章小结
第六章 混凝土动态劈裂数值模拟
6.1 概述
6.2 数值模型
6.2.1 几何模型和有限元网格
6.2.2 加载和边界条件
6.3 数值结果和分析
6.3.1 破裂路径
6.3.2 动力增强系数DIF
6.4 混凝土三维动态劈裂抗拉数值模拟
6.4.1 破裂路径
6.4.2 混凝土单轴抗拉强度模拟结果
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土塑性损伤模型参数的研究[J]. 陈少群. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2014(04)
[2]基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法[J]. 秦川,郭长青,张楚汉. 水利学报. 2011(08)
[3]混凝土静态力学性能的细观力学方法述评[J]. 杜修力,金浏. 力学进展. 2011(04)
[4]大坝混凝土三维细观力学数值模型研究[J]. 马怀发,陈厚群,吴建平,黎保琨. 计算力学学报. 2008(02)
[5]任意形状混凝土骨料的数值模拟及其应用[J]. 杜成斌,孙立国. 水利学报. 2006(06)
[6]细观结构不均匀性对混凝土动弯拉强度的影响[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 水利学报. 2005(07)
[7]大体积混凝土随机骨料数值模拟[J]. 孙立国,杜成斌,戴春霞. 河海大学学报(自然科学版). 2005(03)
[8]混凝土试件细观结构的数值模拟[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 水利学报. 2004(10)
[9]混凝土细观力学研究进展及评述[J]. 马怀发,陈厚群,黎保琨. 中国水利水电科学研究院学报. 2004(02)
[10]混凝土破坏过程的数值模拟[J]. 张德海,邢纪波,朱浮声,杨顺存. 东北大学学报. 2004(02)
本文编号：3178346
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3178346.html
