混凝土斷裂性能的細(xì)觀數(shù)值模擬研究.pdf

1、在細(xì)觀層次上，根據(jù)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)，可將其看作是由隨機(jī)分布的粗骨料、硬化水泥砂漿和二者間薄弱的界面粘結(jié)帶組成的三相非均質(zhì)復(fù)合材料。其中，骨料以及硬化水泥砂漿通常認(rèn)為是各向同性材料?；诨炷良?xì)觀層次的剛體彈簧元方法在模擬混凝土內(nèi)部開裂和裂縫擴(kuò)展上具有很好的適用性，受到了廣泛地關(guān)注。混凝土斷裂能是表征混凝土材料抵抗開裂能力大小的物理量，其定義為產(chǎn)生單位面積裂縫所消耗的平均能量，是混凝土非線形斷裂力學(xué)研究中的重要參數(shù)?；炷恋臄嗔研?/p>

2、能研究可為混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論的發(fā)展提供指導(dǎo)和可靠的依據(jù)。通常，采用經(jīng)典的楔入劈拉法來測定混凝土斷裂能的大小。因此，本文基于細(xì)觀剛體彈簧元法，結(jié)合文獻(xiàn)中已有的試驗(yàn)，考慮楔入劈拉試件的縫高比和骨料含量的影響，開展靜態(tài)加載下混凝土楔入劈拉試件的斷裂性能數(shù)值仿真模擬，具體開展工作及結(jié)論如下:
　　(1)基于細(xì)觀剛體彈簧元模型，總結(jié)了混凝土斷裂分析的理論模型及斷裂能的計(jì)算原理，采用試件尺寸為200mm×200mm、縫高比分別為0.2、0

3、.3、0.4、0.5的一組楔入劈拉試件，開展了試件楔入劈拉試驗(yàn)的數(shù)值仿真模擬，與已有的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明:一方面，驗(yàn)證了細(xì)觀剛體彈簧元模型模擬混凝土的楔入劈拉試驗(yàn)的可行性，也較真實(shí)反映了混凝土材料的非均質(zhì)特性以及骨料分布的隨機(jī)性;另一方面，縫高比影響著試件的破壞形態(tài)、裂縫的擴(kuò)展形式、混凝土的極限峰值應(yīng)力強(qiáng)度以及混凝土的斷裂能，說明縫高比是影響混凝土楔入劈拉試驗(yàn)的重要因素。
　　(2)混凝土中骨料的含量也影響著混凝土的斷

4、裂性能。以混凝土楔入劈拉模型為基礎(chǔ)，利用建立的細(xì)觀剛體彈簧元模型，對(duì)不同骨料的體積含量（砂漿試件、單個(gè)骨料試件以及骨料含量為15％、37％、48％）的混凝土楔入劈拉試件，開展了混凝土斷裂性能的數(shù)值仿真模擬研究。通過試件的破壞形態(tài)以及P-CMOD曲線分析討論骨料含量對(duì)混凝土斷裂能的影響，結(jié)果表明:混凝土中骨料含量決定著斷裂能的大小，隨著骨料含量的增加，斷裂能增大;砂漿試件的最大抗拉強(qiáng)度明顯高于混凝土試件，但砂漿試件P-CMOD曲線在經(jīng)過峰