基于双折线模型的混凝土细观损伤尺寸效应的研究

摘要

本文采用随机骨料模型，在细观层次上将混凝土视为由骨料、水泥砂浆和界面粘结带组成的复合结构，借助于由三维骨料级配曲线(Fuller曲线)演化而来的二维骨料级配公式--walraveil公式<'[6]>，运用蒙特卡罗法随机生成三相复合结构。再应用平面三角形剖分方法，将其剖分为有限元网格，进而把给定的骨料、砂浆和界面粘结带的力学性能参数分配给相应的单元。从而建立了数值模拟试验所需要的试件。在此基础上，采用双折线损伤模型模拟了混凝土不同尺寸正方体试件和长方体试件在单轴受拉和单轴受压时的力学性能进行了研究，并对15cm×15cm×15cm的立方体混凝土试件进行了劈拉破坏的模拟。最后将模拟试验成果和已有的实验室所给的成果进行了比较，验证了本文数值模拟试验的可行性。所用损伤模型为细观损伤力学中的双折线损伤模型。这种方法更加直观，而且可以模拟混凝土结构的细观损伤发展过程。 主要研究了以下几方面的内容： 1、阐述混凝土的破坏机理以及各种细观研究的方法。 2、介绍混凝土的随机骨料模型的原理及生成方法。 3、利用程序对立方体模型和长方体模型进行了抗拉，抗压的数值模拟，并且模拟了15cm×15cm×15cm立方体试件的劈拉破坏。将模拟结果与现有的试验资料作对比，探讨试件形状、尺寸及材料参数的选取对试件强度的影响。研究损伤的分布规律和裂纹扩展分布规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1混凝土破坏机理

1.1.1研究的目的和意义

1.1.1混凝土细观破坏本质

1.1.2混凝土研究的几个层次

1.2混凝土细观力学研究方法

1.3混凝土细观力学研究进展及成果

1.4各种模型存在的不足及有待深入研究的问题

1.4.1微平面模型

1.4.2二维格构模型

1.4.3随机粒子模型

1.4.4细观结构模型

1.4.5随机骨料模型

1.4.6其他几种模型

1.5本文主要研究的内容

第2章混凝土随机骨料分布理论及细观数值模型的生成

2.1混凝土骨料粒径分布的研究

2.2蒙特卡罗方法

2.3随机骨料分布模型

2.3.1随机骨料分布模型

2.3.2随机骨料分布程序

2.4混凝土随机骨料分布模型的有限元网格自动剖分方法

2.4.1规则三角形网格自动剖分

2.4.2材料性能的计算机识别

2.4.3网格剖分及单元属性识别程序

2.4.4模型图

2.5本章小结

第3章双折线模型及有限元程序介绍

3.1常用的损伤模型

3.2本文采用的双折线损伤模型

3.3有限元计算程序

3.3.1有限元原理介绍

3.3.2程序介绍

3.4本章小结

第4章混凝土单轴受压时的数值模拟

4.1 15cm×15cm×15cm立方体试件的受压数值模拟

4.1.1模型的生成

4.1.2材料参数的选取

4.1.3损伤模型及边界条件

4.1.4模拟过程及结果分析

4.2 25cm×25cm×25cm立方体试件的受压数值模拟

4.3 45cm×45cm×45cm立方体试件的受压数值模拟

4.4尺寸效应的研究

4.5 15cm×15cm×30cm长方体试件的受压数值模拟

4.5.1试件的生成

4.5.2边界条件及参数选取

4.5.3数值模拟过程及结果分析

4.6本章小结

第5章混凝土单轴受拉时的数值模拟

5.1 15cm×15cm×15cm立方体试件单轴受拉时的数值模拟

5.1.1试件模型的生成、边界条件及参数选取

5.1.2单轴受拉破坏的数值模拟

5.1.3结果分析

5.2 25cm×25cm×25cm立方体试件的受压数值模拟

5.3 45cm×45cm×45cm立方体试件的受压数值模拟

5.4尺寸效应的研究

5.5 15cm×15cm×30cm长方体试件的受压数值模拟

5.6本章小结

第6章混凝土劈拉破坏时的数值模拟

6.1模型生成及边界条件

6.2 15cm×15cm×15cm试件劈拉破坏的数值模拟

6.2结果分析

6.2.1骨料分布对试件劈拉强度的影响

6.2.2材料抗拉强度选取对试件劈拉强度的影响

6.2.3加载步长对试件劈拉强度的影响

6.3本章小结

结论与展望

结论：

展望：

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢