基于高阶块体元-有限元建模的混凝土细观数值分析

摘要

提出一个高阶块体元-有限元的混合建模方法进行混凝土的细观数值模拟,即采用高阶块体元离散骨料区域、有限元离散水泥砂浆区域、高阶块体元与有限元相结合的界面元离散混凝土内部的界面过渡区,既避免了复杂的网格划分及其带来的庞大计算规模问题,又便于边界条件的施加.在传统塑性损伤模型的框架下,建立了一个关于微裂纹表征的水泥砂浆损伤模型,该损伤模型能够反映由微裂纹产生所导致泊松效应弱化现象;提出一个界面过渡区的双曲滑移开裂面,并通过相对开裂位移量和相对滑移位移量,定义了界面抗拉强度和内聚力的后继软化规律,同时引入二次流动势面反映压应力状态下界面过渡区的非关联流动特性;采用建立的高阶块体元-有限元混合模型对混凝土进行细观非线性计算分析,获得了混凝土内部界面过渡区和砂浆的破坏特点,揭示了骨料对损伤路径的影响规律.