基于细观尺度的混凝土单轴力学性能的数值计算

发布时间：2021-07-26 17:02

　　混凝土是目前最大宗的建筑材料,广泛应用于各种工业与民用建筑中,如超高层建筑、跨海大桥和核电站等。由于材料的各相成分在微细观尺度上的随机分布,混凝土材料具有非均匀性,宏观层面表现出非线性的力学行为。基于多尺度分析的观点,混凝土的宏观力学性能,可以从细观尺度上的结构特征得到解释和验证。为了对混凝土结构更好地展开结构分析和设计评估,本文对混凝土的细观力学特性进行系统的研究,利用细观有限元的模拟手段,探讨混凝土各相材料成分在细观结构中的分布与宏观力学响应之间的联系,揭示破坏失效的机理,最终建立混凝土细观结构-宏观性能的对应关系。首先,本文基于蒙特卡洛方法来生成混凝土的随机骨料的结构,将细观结构的随机性转化为数学上的随机变量,并使其遵从均匀分布,建立合理简化的混凝土细观结构。基于理想的富勒级配曲线和瓦拉文公式,求出每一级粒径骨料的颗粒数目,通过MATLAB的编程语言自动生成随机骨料的特征参数,并利用ABAQUS建立细观有限元模型,对其进行数值求解,将数值结果与试验结果对比表明数值模拟的有效性。第二,本文基于混凝土的细观有限元模型,模拟了2-D模型在单轴静态拉伸和压缩载荷下的宏观力学响应,通过参数... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

混凝土建筑结构

图 1-2 混凝土材料的研究尺度Fig.1-2 Research scale of concrete materials观尺度（Macro-scale）：研究尺度大于 100mm。一般认为当混凝土尺寸大骨料体积的 3~5 倍，会忽略掉混凝土材料的非均质特征，从而在宏观均质性。宏观尺度通常应用于工程结构当中，忽略其内部结构的异质性在宏观统计意义上的平均值。针对混凝土宏观尺度上的试验结果和理论全面的，当前混凝土结构设计正是基于宏观层次上试验结果的统计平均果虽然不能反映混凝土破坏的非均质性本质，但却是验证其他尺度上试值模拟不可或缺的重要依据。观尺度（Meso-scale）：研究尺度从 10μm 到 100mm 范围内变化不等。细相对的概念，不同体系有不同的范围，针对混凝土，认为其细观尺度范围为mm。在宏观尺度中假设混凝土为连续均质体，但在细观层次上，认为混骨料、水泥砂浆以及界面过渡区构成的复合材料，尽管认为三相成分是匀

太原理工大学硕士研究生学位论文-scale）：研究尺度在 100nm ~10μm 范围的量级上展开分析，例如水泥水化物颗显微镜观察水泥水化物的晶体结构及分未水化颗粒以及各种毛细孔的空间分布视为均匀体。混凝土的强度、渗透性和前虽然对于水泥浆体成分的空间结构具准确的混凝土微观结构-宏观性能对应关

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3303975