基于三维细观模型混凝土应变率效应研究

发布时间：2021-10-10 02:54

　　现有研究表明,混凝土在不同的加载速率下强度增长机制不同,具有较强的应变率敏感性。在工程实际的设计和指导时,混凝土被假设为各向同性,但从细观角度看,混凝土可视作为骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料。混凝土细观模型的真实骨料分布和形状的建立,单轴压缩试验和数值模拟是一种强大和深入了解混凝土动态破坏行为和动态力学特性的方法。借助CT扫描技术获取混凝土材料内部结构切片图像,使用Matlab图像处理技术对CT扫描图像进行一系列图像处理,如图像去噪、图像增强等,可还原骨料的真实形状和分布。经处理后的CT图像导入医学软件Mimics,建立体网格、赋予材料属性,三维重建混凝土试件。借助Abaqus有限元平台,对比随机球形骨料模型和CT扫描细观模型的数值模拟结果,验证基于CT扫描细观模型的网格收敛性和适用性。对混凝土试块进行动态单轴抗压试验,利用引伸计和外接力传感器获取应力应变曲线。在3?10-5/s¹0-2/s应变率范围内研究混凝土应变率效应对于混凝土抗压强度、弹性模量等力学性能的影响,并获得不同加载速率下的应力应变曲线,对比分析影响试验结果的因素。使砂浆与混凝土配合比一致... 

【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】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究目的与意义
    1.3 国内外研究发展概述
        1.3.1 混凝土几何模型研究现状
        1.3.2 混凝土数值模型研究现状
        1.3.3 混凝土应变率研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 混凝土细观模型三维重建及验证
    2.1 引言
    2.2 水泥砂浆和混凝土试块扫描成像
        2.2.1 CT扫描原理
        2.2.2 CT扫描相关参数设置
    2.3 基于CT图像细观三维重建
        2.3.1 CT图像处理
        2.3.2 图像分割
        2.3.3 混凝土三维建模
    2.4 模型验证分析与讨论
        2.4.1 混凝土随机骨料模型建立
        2.4.2 混凝土单轴压缩破坏研究
        2.4.3 混凝土单轴拉伸破坏研究
        2.4.4 模型讨论分析
    2.5 本章小结
第3章 砂浆及混凝土应变率试验研究
    3.1 引言
    3.2 混凝土动态力学性能
        3.2.1 混凝土抗压强度分析
        3.2.2 混凝土应力应变全曲线测定
    3.3 水泥砂浆动态力学性能
        3.3.1 水泥砂浆抗压强度分析
        3.3.2 砂浆应力应变曲线测定
    3.4 混凝土劈裂抗拉试验
        3.4.1 试验方案
        3.4.2 劈裂抗拉强度率效应分析
    3.5 本章小结
第4章 混凝土应变率效应模拟
    4.1 引言
    4.2 混凝土细观组分力学性能
        4.2.1 混凝土及类脆性材料的损伤塑性模型
        4.2.2 损伤因子推导及模型数据输入
        4.2.3 混凝土细观组分本构模型选取
    4.3 二维混凝土动态破坏行为分析
        4.3.1 界面厚度及加载示意图
        4.3.2 二维动态单轴压缩试验
        4.3.3 二维动态单轴拉伸试验
    4.4 混凝土三维动态压缩数值试验
        4.4.1 水泥砂浆动态压缩模拟
        4.4.2 混凝土动态受压破坏
        4.4.3 参数敏感性分析
    4.5 混凝土动态劈裂试验数值模拟
        4.5.1 动态劈裂抗拉强度
        4.5.2 动态劈裂破坏过程
        4.5.3 不同应变率下损伤演化分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3427507