水泥基复合材料宏细观断裂数值模拟研究

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 混凝土断裂数值模拟分析

1.2.2 钢纤维混凝土断裂特性模拟分析

1.2.3 ASFRC材料力学性能的研究

1.3 本文研究内容

第二章 混凝土宏细观断裂特性分析

2.1 混凝土细观数值模型

2.1.1 蒙特卡洛随机抽样原理

2.1.2 随机骨料生成

2.2 扩展有限元法的基本原理

2.3 宏细观模型及失效准则的建立

2.3.1 建立混凝土重力坝模型

2.3.2 材料失效准则及计算参数

2.4 模型试算

2.4.1 模型验证

2.4.2 骨料分布对裂缝扩展的影响

2.4.3 骨料含量对裂缝扩展的影响

2.5 本章结论

第三章 定向钢纤维增强水泥基复合材料细观断裂分析

3.1 钢纤维生成算法

3.1.1 纤维位置和方向

3.1.2 边界条件和相交判断

3.2 生成算法的实现及可靠性验证

3.2.1 钢纤维投放流程

3.2.2 数值模型的建立

3.2.3 截面纤维含量统计分析

3.3 基体和钢纤维的本构关系

3.3.1 基体本构关系

3.3.2 纤维拔出试验及等效本构关系

3.4 模型试算

3.4.1 有限元模型的建立

3.4.2 数值模拟结果

3.5 本章结论

第四章 SFRC和ASFRC弯曲断裂细观模拟分析

4.1 粘聚裂纹模型

4.1.1 粘聚单元

4.1.2 粘聚单元的牵引力-位移关系

4.2 ASFRC材料的断裂全过程模拟分析

4.2.1 三点弯曲断裂模型

4.2.2 钢纤维等效本构

4.2.3 模型试算及可靠性分析

4.3 粘聚律类型对ASFRC材料断裂性能的影响

4.4 ASFRC弯曲强度的尺寸效应分析

4.5 纤维分布方向对SFRC材料断裂性能的影响

4.5.1 模型建立

4.5.2 数值模拟结果

4.6 本章结论

第五章 钢纤维增强水泥基复合材料冲击断裂失效分析

5.1 粘聚裂纹模型的VUMAT子程序开发

5.1.1 单元失效准则

5.1.2 VUMAT子程序的编译

5.2 基体和纤维的动态加载率效应

5.2.1 基体开裂的率效应

5.2.2 纤维拔出的率效应

5.3 三维单元的测试验证

5.4 SFRC与ASFRC的冲击断裂全过程模拟

5.4.1断裂全过程分析

5.4.2 冲击断裂的率效应分析

5.5 本章结论

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢