随机骨料模型

摘要： 针对液体火箭发射过程中尾部高温射流对发射场导流槽混凝土产生机械冲刷剥蚀,以混凝土随机骨料模型为研究对象,选用燃气射流正向冲刷的方式进行传热仿真,通过采用计算流体力学技术与有限元分析方法对其进行热力耦合计算,分析传热过程中混凝土温度、应力分布与表面剥蚀形貌,进而揭示出射流温度变化对混凝土剥蚀行为的影响规律。结果表明:混凝土表面温度与孔隙应力随传热进程增加。当等效应力达到极限抗拉强度时,即发生剥蚀并呈麻面状;此外,剥蚀深度与质量损失量也随温度升高而逐渐加重,当环境温度达到1386°C时,混凝土质量损失率可达17.08%。

摘要： 基于蒙特-卡洛理论和工程粗骨料粒径分布情况,将骨料形状简化为球形,应用Matlab与Comsol Multiphysics接口进行二次开发,以生成区分骨料、界面过渡区(ITZ)和砂浆的混凝土三相三维细观模型.采用改进的热-水-力耦合模型,将耦合模型与物理试验进行验证分析,结果吻合较好.将该耦合模型应用于研究冻融作用下混凝土三维细观尺度的性能演化规律.研究结果表明,当渗透率较高时,试件整体第一主应力急剧减小,且出现骨料受压而砂浆受拉的情况;当骨料体积分数增大时,试件应力整体呈现下降趋势.砂浆渗透率和骨料体积分数对混凝土抗冻融性能的影响较大.不同的ITZ线膨胀系数下混凝土应力变化不大,说明ITZ线膨胀系数对混凝土抗冻融性能的影响相对较小.

摘要： 在细观层次上建立由天然骨料、旧界面、旧水泥砂浆、新界面和新水泥砂浆组成的再生混凝土五相随机骨料模型.对建立的模型进行单轴压缩和损伤断裂的细观数值模拟,研究尺寸效应对细观损伤和力学性能的影响.结果表明:随着试件尺寸从75 mm×75 mm增加到100 mm×100 mm和150 mm×150 mm,试件抗压强度分别下降了4.5％和8.3％;在所有试件中,初始损伤和拉剪应力都先集中出现在内界面区,但随着尺寸的增大,试件最终的损伤值也随之降低.

摘要： 结合再生保温混凝土(RATIC)的表征非均质特性,基于Monte Carlo方法,借助MATLAB软件生成了RATIC二维多边形随机骨料模型,并利用ABAQUS有限元分析软件对热力耦合途径下的RATIC进行了单轴受压损伤模拟.首先对不同温度下RATIC的热传导行为进行模拟分析,基于温度场模拟结果,利用混凝土塑性损伤本构模型分别探究100、200、300、400、500、600、700、800°C下各细观组分的热膨胀系数、热传导率和比热容等热工参数以及泊松比、强度和弹性模量等力学参数的差异性对RATIC细观力学性能的影响,并进一步对比分析了模拟和试验条件下RATIC在不同受火温度下的单轴受压破坏形态.结果表明:当受火温度超过400°C时,温度应力对RATIC强度产生了削弱作用,800°C时,试件内部产生了最大的温度应力3.309 MPa;高温下单轴受压的RATIC试件损伤首先出现于界面过渡区,然后向砂浆基体发展,其主要集中于试件的自由端,且随着受火温度和加载时间的提高,损伤均呈现出逐渐加剧的趋势,细观损伤模型可以较好地模拟高温下RATIC的单轴受压力学性能和破坏形态.

摘要： 采用蒙特卡洛方法随机投放骨料和纤维,生成随机骨料模型,并在砂浆、各相材料界面嵌入零厚度黏结单元,并由牵引分离定律控制以模拟混凝土软化行为.对玄武岩纤维混凝土细观模型单轴受压破坏过程进行有限元数值模拟,结果与试验验证保证模型可靠性,以此为基础,进一步分析了纤维掺量的影响和其裂纹扩展机理.结果表明,纤维的加入可有效阻止裂纹发展和改变裂纹路径,纤维掺量的增加对玄武岩纤维混凝土抗压强度的提高效果不明显,但可显著改善其韧性.

摘要： 从细观角度出发,以骨料、橡胶颗粒、砂浆基质、骨料砂浆界面、橡胶砂浆界面及砂浆-砂浆界面六相成分组成的橡胶混凝土细观有限元模型为切入点,建立了基于黏结裂缝模型的混凝土细观模型,以单轴受拉为例,研究了掺量及粒径对橡胶混凝土细观性能的影响。结果表明:合理减小橡胶颗粒的粒径可以使橡胶更为均匀的分布在砂浆基质中,从而提高强度和变形能力,这种方法是一种有效改善橡胶混凝土力学性能的方式;采用黏结裂缝单元建立的细观模型可以很好解决小粒径的仿真问题。

摘要： 为实现钢筋与次轻混凝土粘结性能的细观数值模拟,本文基于随机骨料模型提出了一种带肋钢筋与次轻混凝土粘结性能细观数值模拟的建模方法.首先通过富勒级配曲线和瓦拉文公式确定骨料的粒径分布,然后计算骨料颗粒数,运用蒙特卡罗方法实现普通骨料和轻骨料的随机投放,生成次轻混凝土随机骨料模型.在上述分析的基础上采用ANSYS有限元结构分析软件自带的参数化设计语言(APDL)建立了钢筋与次轻混凝土单端拉拔试件的二维平面分析模型,验证了该建模方法的有效性.

摘要： 为了实现再生混凝土试件强度性能的仿真计算分析,在细观层次上将试件看成是由天然粗骨料、新硬化水泥砂浆、老硬化水泥砂浆、天然粗骨料与老硬化水泥砂浆的老粘结带以及老硬化水泥砂浆与新硬化水泥砂浆的新粘结带形成的五相非均质复合材料,以随机骨料模型代表再生混凝土的细观结构,应用非线性有限元法模拟试件的细观损伤断裂,从而求得其宏观力学强度和破坏过程,据此可解释试件的破坏机理。计算结果表明,试件的单轴抗压强度与试验结果较为吻合,试件的破坏机理符合一般规律,该方法为再生混凝土试件强度性能的数值模拟提供了一种新的技术途径。

摘要： 本文从细观层次出发，将混凝土视为由骨料颗粒和砂浆基体构成的复合材料，调用随机函数生成混凝土随机骨料模型，并利用有限元软件ANSYS／LS—DYNA数值模拟分析在强冲击载荷下的混凝土侵彻问题。

摘要： 将混凝土视为砂浆、骨料及过渡界面组成的三相复合材料,采用随机骨料模型从细观角度对混凝土轴压破坏过程及抗压强度尺寸效应进行数值分析.该模型中考虑了混凝土级配以及骨料分布的影响,通过赋予各相材料塑性损伤本构关系并引入初始缺陷来模拟混凝土破坏过程中裂缝的产生与扩展.通过与试验数据进行对比,认为所建立随机骨料细观模型能够较好地反映混凝土抗压强度尺寸效应规律.分析结果表明:初始缺陷大小对混凝土抗压强度尺寸效应影响显著,而混凝土强度等级与缺陷位置对尺寸效应影响较小.通过对混凝土轴压破坏机理进行分析,发现基于能量释放的尺寸效应模型能够较好地解释混凝土的破坏过程和预测模拟结果.

摘要： 本发明提供一种高效构建三维随机骨料混凝土细观模型的方法，包括：设定混凝土尺寸、骨料体积分数、骨料粒径区间、界面过渡区厚度等参数；采用富勒级配公式确定骨料级配；采用骨料随机生成函数随机确定一个骨料的平均粒径和顶点数；在骨料的平均粒径的预定范围内随机确定每个骨料的顶点坐标；计算当前已生成骨料的总体积，在当前已生成骨料的总体积满足骨料体积分数时，采用Delaunay三角剖分法和图形包络法构建不规则多面体骨料；采用Delaunay三角剖分法和图形包络法构建界面过渡区域；将骨料按照体积大小排序，并随机投放到混凝土区域。本发明构建方法简单高效，模型投放效率高，骨料空间随机性高，通用性强，可适用于混凝土耐久性方面的各种工况。

摘要： 本发明公开了一种基于随机凸多边形粗骨料的开裂再生混凝土七相模型构建及氯盐侵蚀数值计算方法，包括以下步骤：步骤1：设定模型参数；步骤2：随机生成凸多边形粗骨料；步骤3：创建再生粗骨料信息；步骤4：构建损伤区和裂纹；步骤5：文件格式转换；步骤6：氯盐侵蚀数值模拟。本发明开发一种用于综合评估开裂再生凸多边形粗骨料混凝土中氯离子迁移行为的七相细微观数值分析模型，为探究开裂损伤状态下再生混凝土中氯离子的传输过程提供一种创新的方法。

摘要： 本发明提供一种基于随机多边形骨料的再生混凝土细观模型构建方法，将再生混凝土细化为由六相材料组成的复杂均质性材料，六相材料分别为：骨料、老砂浆、新砂浆、骨料和老砂浆之间的第一老界面过渡区、老砂浆与新砂浆之间的第二老界面过渡区、骨料与新砂浆之间的新界面过渡区，并且通过面平移的方法构建了不同的界面过渡区，所得模型更接近实际的再生混凝土试块，采用本发明的模型能更进一步的从细观层次上对再生混凝土损伤破坏过程进行研究。

摘要： 一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法，包括以下步骤：步骤一，利用Python编程编写建立椭球体骨料模型的脚本算法；步骤二，根据统计模拟理论将随机骨料粒径函数引入Python脚本算法中，随机生成5～25mm的随机骨料粒径；步骤三，利用统计试验方法将骨料随机投放函数理论编入Python脚本算法中，实现椭球体骨料在模型空间中的随机投放；步骤四，利用Python语言建立椭球体再生骨料与椭球体天然骨料细观结构模型，创建三维复合材料框架模型并定义模型复合材料属性；步骤五，编写Abaqus后处理分析编程算法，将建模与仿真分析整体全过程相结合实现仿真试验全过程的自动化生成；具有方法简单快捷高效的特点。

摘要： 本发明公开了一种基于多边形随机骨料的混凝土三相细观模型构建方法，首先设置混凝土模型的变量；然后根据混凝土模型中骨料粒径范围生成凸多边形随机骨料；并将生成的骨料逐一投放至模型区域范围直至全部结束，并保存所有凸多边形骨料顶点点线数据至元胞数组中；根据界面过渡区厚度将所有骨料边平移、连接生成界面过渡区；最后保存所有骨料及界面过渡区的点线数据。本发明在上述混凝土三相细观数值模型基础上，真实模拟了其内氯离子侵蚀过程，计算过程简单明了，可大幅提升数值模拟计算效率。

摘要： 本发明提供一种骨料投放过程中考虑骨料均匀性的随机骨料投放方法，在随机骨料投放的过程中通过判断骨料的均匀性，使得投放所得的骨料无需再次筛选均满足骨料均匀性要求。本发明提供了在随机骨料投放过程中考虑骨料均匀性的随机投放方法，确保投放完成后即满足骨料均匀性的要求，无需再进行均匀性的评价，提高了建立均匀性骨料的随机骨料模型的建模效率和投放效率。

摘要： 本发明公开了一种快速生成卵石碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型的方法，其中只有卵石或只有碎石的混凝土三维随机骨料模型是该卵石和碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型的特殊情况；该方法将圆球随机骨料模型和带边界的三维冯洛诺伊图相结合，以圆球骨料的球心为控制点生成近似满足骨料级配的三维冯洛诺伊图；本发明以三维冯洛诺伊图中的每个多面体的顶点为控制点，采用细分网格的方法生成的封闭曲面来表征卵石骨料的形状，在该封闭曲面上随机均匀取点，从而生成凸多面体来表征碎石骨料的形状。本发明采用并行的方式，同时对三维冯洛诺伊图中每个多面体骨料进行体积缩放，快速生成满足给定级配的卵石和碎石任意夹杂的混凝土三维随机骨料模型。

摘要： 本发明提供一种骨料投放过程中考虑骨料均匀性的随机骨料投放方法，在随机骨料投放的过程中通过判断骨料的均匀性，使得投放所得的骨料无需再次筛选均满足骨料均匀性要求。本发明提供了在随机骨料投放过程中考虑骨料均匀性的随机投放方法，确保投放完成后即满足骨料均匀性的要求，无需再进行均匀性的评价，提高了建立均匀性骨料的随机骨料模型的建模效率和投放效率。

摘要： 本发明公开了一种基于凸多边形的再生混凝土细观随机骨料模型的构建方法，包括：1确定基本参数；2计算各个粒级段骨料的理论计算投放面积；3随机生成不同的椭圆；4在椭圆上随机生成N个凸多边形的顶点顺次连接，生成普通骨料凸多边形模型；5随机生成砂浆组成再生骨料凸多边形模型；6普通骨料和再生骨料的随机投放。本发明获得的细观模型更接近实际再生混凝土断面的细观结构，从而能实现凸多边形再生混凝土随机骨料模型的仿真模拟，以更加符合实际模拟试验模型要求。

摘要： 本发明公开了一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，具体按照如下步骤进行；步骤1：运用Python语言编写生成椭圆形骨料模型的语句，建立椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料；步骤2：运用随机抽样的方法抽取椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料，生成骨料粒径并利用Python语言编写粒径生成算法，生成分布粒径再生骨料，然后将其录入到粒径库；步骤3：按照从大到小的方式进行骨料的投放；步骤4：运用Python语句建模，步骤5：利用Python语言创建ABAQUS后处理步骤，保存模型。本发明操作简单快捷，可以灵活改变模型相关参数和材料属性，实现椭圆形再生混凝土随机骨料模型仿真模拟，更加符合实际模拟试验模型要求。