混凝土破壞過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土是一種復雜的多相非均質材料.對混凝土材料的力學性質及破壞過程的研究對于結構工程、地下工程以及采礦工程等都有重要的意義.有關混凝土力學特性的力學模型都是基于混凝土材料的宏觀層次研究其力學特性,其主要特點是把材料理想化為均質材料進行研究,把實驗室尺度下力學試驗的結果作為材料的力學參數(shù),以此為基礎進行更大尺度宏觀結構的力學響應分析.實驗室的實驗結果,往往也代表一定尺寸非均勻性結構材料的平均力學響應.這種簡化對于研究混凝土工程結構及進行穩(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、擴展及貫通而導致的由細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性能的研究已經開始從經典的宏觀尺度轉向更細微的細觀尺度,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,這個方面的研究較少.該文從混凝土材料的細觀結構入手,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行了數(shù)值模擬.為了反映材料的非均勻性

3、,該文假設混凝土是由砂漿基質、粗骨料及粘結界面組成的三相復合材料.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性質.在數(shù)值模擬時,通過對不同單元賦以滿足Weibull分布的力學參數(shù)即可在數(shù)值上對混凝土這一典型非均質材料進行表征.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、擴展、貫通直到宏觀裂紋產生導致破壞