混凝土破壞過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土是一種復(fù)雜的多相非均質(zhì)材料.對混凝土材料的力學(xué)性質(zhì)及破壞過程的研究對于結(jié)構(gòu)工程、地下工程以及采礦工程等都有重要的意義.有關(guān)混凝土力學(xué)特性的力學(xué)模型都是基于混凝土材料的宏觀層次研究其力學(xué)特性,其主要特點是把材料理想化為均質(zhì)材料進(jìn)行研究,把實驗室尺度下力學(xué)試驗的結(jié)果作為材料的力學(xué)參數(shù),以此為基礎(chǔ)進(jìn)行更大尺度宏觀結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)分析.實驗室的實驗結(jié)果,往往也代表一定尺寸非均勻性結(jié)構(gòu)材料的平均力學(xué)響應(yīng).這種簡化對于研究混凝土工程結(jié)構(gòu)及進(jìn)行穩(wěn)

2、定性的數(shù)值分析是非常必要的,但是卻難于研究混凝土材料在外荷載作用下裂紋萌生、擴(kuò)展及貫通而導(dǎo)致的由細(xì)觀層次到宏觀層次的損傷和斷裂過程.目前,國際上對于混凝土材料力學(xué)性能的研究已經(jīng)開始從經(jīng)典的宏觀尺度轉(zhuǎn)向更細(xì)微的細(xì)觀尺度,建立了一些用于混凝土斷裂過程模擬的數(shù)值模型.但是,這些模型還不是很完善.而在國內(nèi),這個方面的研究較少.該文從混凝土材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)入手,建立了混凝土的梁-顆粒數(shù)值模型,對混凝土的破壞過程進(jìn)行了數(shù)值模擬.為了反映材料的非均勻性

3、,該文假設(shè)混凝土是由砂漿基質(zhì)、粗骨料及粘結(jié)界面組成的三相復(fù)合材料.用兩種顆粒單元(分散顆粒單元和基體顆粒單元)和三種梁單元(分散梁單元、基體梁單元及界面梁單元)來模擬混凝土的力學(xué)性質(zhì).在數(shù)值模擬時,通過對不同單元賦以滿足Weibull分布的力學(xué)參數(shù)即可在數(shù)值上對混凝土這一典型非均質(zhì)材料進(jìn)行表征.該文建立了混凝土的梁-顆粒數(shù)值模型,并利用該模型進(jìn)行了混凝土在單軸壓縮和拉伸載荷作用下,混凝土從微裂紋的萌生、擴(kuò)展、貫通直到宏觀裂紋產(chǎn)生導(dǎo)致破壞