基于随机骨料的混凝土细观力学模型研究

发布时间：2022-02-11 09:52

　　本文在细观层面上将混凝土视为由水泥砂浆、骨料以及二者之间的过渡界面层构成的三相非均质复合材料,基于Matlab自编程序研制了二维、三维任意形状的随机骨料生成与投放算法。运用有限元软件对混凝土力学性能进行研究,通过进行大量的数值模拟实验,分析了骨料的随机分布、粒径、强度等各种因素对混凝土弹性模量的影响以及混凝土细观结构的损伤破坏特征。论文的主要工作如下:1.运用Matlab编程语言,对目前研究中关于随机骨料建模过程中的技术难点问题进行优化,运用搜索算法进行椭圆、多边形以及椭球骨料之间的干涉判断,改进了凸多面体之间的侵入判断准则,优化了骨料随机生成的算法,提高了混凝土随机骨料的投放率,并基于Matlab软件实现了模型随机生成过程的可视化。2.利用映射法和网格自动剖分法对混凝土随机骨料模型进行网格剖分,材料自动识别并赋予各组分材料属性;鉴于三维模型网格的复杂性,采用Hypermesh对三维随机骨料模型进行网格划分优化,得到了质量较好的网格单元模型,为数值计算提供优质模型。3.按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011制备不同尺寸的C30混凝土试块和水泥净浆立方体试块,并进行一系列的轴... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文的主要研究工作
第2章 骨料随机生成与投放模型及程序开发
    2.1 混凝土随机骨料模型概述
    2.2 二维随机骨料模型的生成
        2.2.1 随机数及其产生
        2.2.2 圆形骨料的随机生成
        2.2.3 椭圆形骨料的随机生成
        2.2.4 多边形骨料的随机生成
    2.3 三维随机骨料模型的生成
        2.3.1 球体骨料的随机生成
        2.3.2 椭球体骨料的随机生成
        2.3.3 凸多面体骨料的随机生成
    2.4 界面层的生成
    2.5 混凝土细观模型网格剖分
        2.5.1 二维模型网格剖分
        2.5.2 三维模型网格剖分
    2.6 可视化界面的设计
    2.7 本章小结
第3章 混凝土试件力学性能实验研究
    3.1 实验所用原材料及设备
        3.1.1 原材料
        3.1.2 实验所用设备及仪器
    3.2 实验过程
        3.2.1 试件原材料配比
        3.2.2 混凝土试件制作及实验测试
    3.3 实验结果及分析
    3.4 本章小结
第4章 混凝土弹性模量数值模拟研究
    4.1 等效弹性模量理论计算
    4.2 随机骨料数值模型的建立
    4.3 有限元模型计算参数
    4.4 界面层材料参数
        4.4.1 界面层弹性模量的理论计算
        4.4.2 界面层弹性模量的数值计算
    4.5 分析类型及加载方式
    4.6 弹性模量模拟结果
    4.7 弹性模量影响因素分析
        4.7.1 粗骨料体积率的影响
        4.7.2 粗骨料最大粒径的影响
        4.7.3 骨料弹性模量的影响
        4.7.4 水泥砂浆弹性模量的影响
        4.7.5 界面层弹性模量的影响
        4.7.6 界面层厚度的影响
        4.7.7 骨料级配的影响
        4.7.8 骨料形状的影响
        4.7.9 孔隙对混凝土的影响
    4.8 本章小结
第5章 混凝土细观结构损伤过程数值模拟
    5.1 混凝土损伤演化模型
    5.2 混凝土试件轴心受压数值模拟
        5.2.1 建立模型
        5.2.2 损伤参数
        5.2.3 数值计算
        5.2.4 损伤过程
    5.3 结果分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于损伤理论的混凝土裂缝扩展研究[J]. 陈军,王向东,韩金启.  三峡大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于网格生成的随机凹凸型混凝土骨料细观建模方法[J]. 汪奔,王弘,张志强,周蒙蛟.  计算力学学报. 2017(05)
[3]全级配混凝土细观力学网格划分的单元切割法与等效弹模的计算[J]. 丁建新,陈胜宏.  武汉大学学报(工学版). 2017(05)
[4]骨料粒径对混凝土界面过渡区弹性模量与黏结强度影响预测[J]. 张迎雪,娄宗科,张臻,王亚云.  混凝土. 2017(07)
[5]混凝土初始损伤细观结构特性数值试验研究[J]. 肖诗云,朱梁.  大连理工大学学报. 2017(01)
[6]孔隙对混凝土宏观力学性质的影响[J]. 肖诗云,朱梁.  沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2016(04)
[7]干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值分析[J]. 王立成,鲍玖文.  水利学报. 2016(08)
[8]基于随机骨料模型的混凝土弹性模量预测研究[J]. 杨华,李宗利,惠弘毅.  长江科学院院报. 2016(02)
[9]混凝土三维参数化骨料模型的创建方法[J]. 宋来忠,周斌,彭刚,姜袁.  固体力学学报. 2015(03)
[10]饱和混凝土劈拉试验动态特性研究[J]. 梁辉,彭刚,胡伟华,黄仕超.  混凝土. 2015(05)

硕士论文
[1]基于格构模型的三维多尺度混凝土受拉断裂过程数值模拟[D]. 刘家煜.哈尔滨工业大学 2016
[2]混凝土细观结构的自动生成[D]. 伍君勇.大连理工大学 2006
[3]三级配（全级配）混凝土骨料形状数值模拟及其应用[D]. 孙立国.河海大学 2005



本文编号：3620063