基于细观力学的混凝土有限元分析与实验模拟
发布时间：2021-11-09 06:28
混凝土细观力学分析方法及数值模拟可以建立混凝土宏观力学性能与其细观组分材料间的关系。与传统的混凝土宏观试验相比,混凝土细观力学数值模拟可以解决宏观试验的试验条件限制与费时、费力的缺陷,但是如何选择更加合理的计算模型以及拓展应用场景仍需要进行相应的补充研究。本文完成了混凝土随机骨料细观模型建模、混凝土失效破坏的数值模拟和细观材料取值参数分析,建立了混凝土多尺度数值模型并在宏观尺度下进行拓展应用,完成混凝土裂缝自愈合观测试验的同时通过细观分析方法对试验过程进行数值模拟,完善了混凝土细观模型的建模方法并为细观力学的仿真研究提供了更多的应用场景。基于混凝土细观力学分析方法,针对随机骨料模型在建模过程中骨料和界面过渡区域的生成方法、粘结单元的嵌入模式和材料参数的选择进行了研究分析。建模过程中,实现了几何模型的全流程自动建模,同时给出了材料信息的推荐取值,形成了一套完整的基于细观力学的混凝土有限元模拟方法论。同时基于细观模型实现了混凝土在受拉和受压作用下失效破坏过程的数值模拟,相比于宏观模型,可以更为直接得观察到混凝土失效破坏过程中的裂缝形貌变化。对混凝土细观数值模型中的重要材料参数进行了控制变量...
【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】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混凝土的微—细—宏观尺度[2]
?招裕?逊炜?狗⑸?谏敖?小Ｉ?世纪90年代时，Bazant等人进一步考虑骨料的弹性变形能力，同时在模型中加入骨料与砂浆间的过渡区域界面层，界面层被设置具有应变软化的材性特征。但是界面单元仅考虑轴向应力而忽略剪切应力，利用张拉作用模拟开裂，通过设定开裂应变即断裂能的概念控制开裂。Zhong提出的模型[10]，基体本身包括微裂缝或微缺陷，在受力情况下，可以采用线弹性断裂力学准则对裂纹的扩展情况进行判断。同时，需要给定内聚力、摩擦角等力学参数，这些参数试验数据较少，可以按照之前的数值模拟参数取值。图1-2格构模型[2]图1-3随机粒子模型[9]（3）随机骨料模型根据大量对比模拟分析，两相混凝土模型由于存在一定缺陷现在已经很少应用，一般将混凝土视为三相非均质复合材料，即由骨料、砂浆基体和过渡区域界面层组成，并且根据级配公式（三维骨料级配曲线采用Fuller公式，二维骨料级配曲线采用Walraven公式）和曲线确定骨料数目，
⑸?谏敖?小Ｉ?世纪90年代时，Bazant等人进一步考虑骨料的弹性变形能力，同时在模型中加入骨料与砂浆间的过渡区域界面层，界面层被设置具有应变软化的材性特征。但是界面单元仅考虑轴向应力而忽略剪切应力，利用张拉作用模拟开裂，通过设定开裂应变即断裂能的概念控制开裂。Zhong提出的模型[10]，基体本身包括微裂缝或微缺陷，在受力情况下，可以采用线弹性断裂力学准则对裂纹的扩展情况进行判断。同时，需要给定内聚力、摩擦角等力学参数，这些参数试验数据较少，可以按照之前的数值模拟参数取值。图1-2格构模型[2]图1-3随机粒子模型[9]（3）随机骨料模型根据大量对比模拟分析，两相混凝土模型由于存在一定缺陷现在已经很少应用，一般将混凝土视为三相非均质复合材料，即由骨料、砂浆基体和过渡区域界面层组成，并且根据级配公式（三维骨料级配曲线采用Fuller公式，二维骨料级配曲线采用Walraven公式）和曲线确定骨料数目，
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土Ⅰ-型细观断裂模型及其在材料层次尺寸效应中的应用[J]. 李冬,金浏,杜修力,刘晶波,段文会. 土木工程学报. 2020(02)
[2]基于CT图像的再生混凝土细观破坏裂纹分形特征[J]. 商效瑀,杨经纬,李江山. 复合材料学报. 2020(07)
[3]混凝土中不同掺量水泥基结晶活性防水材料Penetron的防水微观机理研究[J]. 刘晓勇. 工程技术研究. 2019(16)
[4]不同条件下内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土自愈合性能研究[J]. 李冰,郭荣鑫,万夫雄,林志伟,马倩敏,颜峰,郭宁林. 硅酸盐通报. 2019(07)
[5]泡沫混凝土单轴压缩破坏特性的细观数值模拟[J]. 宋来忠,沈涛. 硅酸盐通报. 2019(06)
[6]考虑细观组分影响的混凝土宏观力学性能理论预测模型[J]. 李冬,金浏,杜修力,刘晶波,张帅,余文轩. 工程力学. 2019(05)
[7]基于内聚力模型的混凝土细观拉压统一数值模拟方法[J]. 熊学玉,肖启晟. 水利学报. 2019(04)
[8]混凝土受拉性能多尺度均匀化数值模拟研究[J]. 王江,许斌,陈洪兵. 应用力学学报. 2019(03)
[9]混凝土宏细观本构模型研究进展[J]. 贾明晓,周玉龙,刘祖军,董凡. 混凝土. 2019(01)
[10]混凝土三维细观模型的建模方法与力学特性分析[J]. 张煜航,陈青青,张杰,王志勇,李志强,王志华. 爆炸与冲击. 2019(05)
博士论文
[1]非局部多尺度方法及其在混凝土重力坝细观分析中的应用[D]. 邬昆.清华大学 2010
硕士论文
[1]高强混凝土试验及破坏过程模拟[D]. 刘冰.河海大学 2006
本文编号：3484804
【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】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混凝土的微—细—宏观尺度[2]
?招裕?逊炜?狗⑸?谏敖?小Ｉ?世纪90年代时，Bazant等人进一步考虑骨料的弹性变形能力，同时在模型中加入骨料与砂浆间的过渡区域界面层，界面层被设置具有应变软化的材性特征。但是界面单元仅考虑轴向应力而忽略剪切应力，利用张拉作用模拟开裂，通过设定开裂应变即断裂能的概念控制开裂。Zhong提出的模型[10]，基体本身包括微裂缝或微缺陷，在受力情况下，可以采用线弹性断裂力学准则对裂纹的扩展情况进行判断。同时，需要给定内聚力、摩擦角等力学参数，这些参数试验数据较少，可以按照之前的数值模拟参数取值。图1-2格构模型[2]图1-3随机粒子模型[9]（3）随机骨料模型根据大量对比模拟分析，两相混凝土模型由于存在一定缺陷现在已经很少应用，一般将混凝土视为三相非均质复合材料，即由骨料、砂浆基体和过渡区域界面层组成，并且根据级配公式（三维骨料级配曲线采用Fuller公式，二维骨料级配曲线采用Walraven公式）和曲线确定骨料数目，
⑸?谏敖?小Ｉ?世纪90年代时，Bazant等人进一步考虑骨料的弹性变形能力，同时在模型中加入骨料与砂浆间的过渡区域界面层，界面层被设置具有应变软化的材性特征。但是界面单元仅考虑轴向应力而忽略剪切应力，利用张拉作用模拟开裂，通过设定开裂应变即断裂能的概念控制开裂。Zhong提出的模型[10]，基体本身包括微裂缝或微缺陷，在受力情况下，可以采用线弹性断裂力学准则对裂纹的扩展情况进行判断。同时，需要给定内聚力、摩擦角等力学参数，这些参数试验数据较少，可以按照之前的数值模拟参数取值。图1-2格构模型[2]图1-3随机粒子模型[9]（3）随机骨料模型根据大量对比模拟分析，两相混凝土模型由于存在一定缺陷现在已经很少应用，一般将混凝土视为三相非均质复合材料，即由骨料、砂浆基体和过渡区域界面层组成，并且根据级配公式（三维骨料级配曲线采用Fuller公式，二维骨料级配曲线采用Walraven公式）和曲线确定骨料数目，
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土Ⅰ-型细观断裂模型及其在材料层次尺寸效应中的应用[J]. 李冬,金浏,杜修力,刘晶波,段文会. 土木工程学报. 2020(02)
[2]基于CT图像的再生混凝土细观破坏裂纹分形特征[J]. 商效瑀,杨经纬,李江山. 复合材料学报. 2020(07)
[3]混凝土中不同掺量水泥基结晶活性防水材料Penetron的防水微观机理研究[J]. 刘晓勇. 工程技术研究. 2019(16)
[4]不同条件下内掺水泥基渗透结晶型防水材料混凝土自愈合性能研究[J]. 李冰,郭荣鑫,万夫雄,林志伟,马倩敏,颜峰,郭宁林. 硅酸盐通报. 2019(07)
[5]泡沫混凝土单轴压缩破坏特性的细观数值模拟[J]. 宋来忠,沈涛. 硅酸盐通报. 2019(06)
[6]考虑细观组分影响的混凝土宏观力学性能理论预测模型[J]. 李冬,金浏,杜修力,刘晶波,张帅,余文轩. 工程力学. 2019(05)
[7]基于内聚力模型的混凝土细观拉压统一数值模拟方法[J]. 熊学玉,肖启晟. 水利学报. 2019(04)
[8]混凝土受拉性能多尺度均匀化数值模拟研究[J]. 王江,许斌,陈洪兵. 应用力学学报. 2019(03)
[9]混凝土宏细观本构模型研究进展[J]. 贾明晓,周玉龙,刘祖军,董凡. 混凝土. 2019(01)
[10]混凝土三维细观模型的建模方法与力学特性分析[J]. 张煜航,陈青青,张杰,王志勇,李志强,王志华. 爆炸与冲击. 2019(05)
博士论文
[1]非局部多尺度方法及其在混凝土重力坝细观分析中的应用[D]. 邬昆.清华大学 2010
硕士论文
[1]高强混凝土试验及破坏过程模拟[D]. 刘冰.河海大学 2006
本文编号：3484804
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