混凝土損傷破壞過程的細觀數值模擬.pdf

1、混凝土是一種復雜的多相、非均質材料。傳統的混凝土的宏觀力學模型將混凝土理想化為均質材料，進行試驗得出其力學參數來滿足工程需要。這種簡化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。本文在細觀層次上把混凝土看作是由粗骨料、水泥砂漿基體和二者之間的界面所組成的非均勻三相復合材料，在此基礎上來模擬混凝土的宏觀力學性能。 首先，混凝土細觀結構的隨機骨料數值模型的建立，及其損傷破壞力學分

2、析可為混凝土研究提供依據。本文基于計算機圖形學多邊形重疊判斷及區(qū)域填充算法，提出了適于任意指定級配曲線、任意形狀、大小的骨料投放算法，并突破了傳統凸型骨料投放限制，更接近于混凝土試件斷面的實際。具體實現中，提出利用粒徑極值比來控制骨料形狀，并針對二維骨料的數值投放過程，提出少量的用戶干預方法，比較傳統完全隨機法，提高了投放的成功率及效率。 其次，混凝土的宏觀性能在很大的程度上取決于三相組分的面積百分數、力學和物理性能及相互作用。

3、因此，研究界面的結構特性對于進一步了解混凝土宏觀性能具有重要的理論意義和現實意義。本文在建立混凝土細觀數值試件后，就其中主要影響因素進行組改分析，提出層合界面單元，提高了細觀混凝土模型建立的效率和精度。 在此基礎上，分析了界面單元中不同材料組分比例及界面厚度對界面單元性質的影響，并研究了其對混凝土試件宏觀表征強度的影響。與此同時，研究了力學參數的可靠性及約束條件和單元尺寸等因素對混凝土單軸受力性能進的影響。 最后，針對A