基于網(wǎng)格模型的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬.pdf

1、本文在細(xì)觀層次上把混凝土看作是由粗骨料、水泥砂漿基體及二者間的界面組成的三相非均質(zhì)復(fù)合材料，在此基礎(chǔ)上來模擬混凝土的宏觀力學(xué)性能。首先根據(jù)骨料級配和瓦拉文(WalaravenJ.C.)公式計算得出平面數(shù)值混凝土試件中骨料顆粒的數(shù)目，然后采用蒙特卡羅方法產(chǎn)生骨料顆粒在試件中的隨機(jī)位置，建立混凝土隨機(jī)骨料模型。再將隨機(jī)骨料模型投影到規(guī)則的等邊三角形網(wǎng)格上，通過計算機(jī)實現(xiàn)各種單元材料參數(shù)的自動識別與賦值，在細(xì)觀層次上較真實的模擬混凝土的高度非

2、均質(zhì)性，從而得到進(jìn)行有限元分析所需的細(xì)觀數(shù)值模型。 其次，基于現(xiàn)有研究成果對網(wǎng)格模型加以改進(jìn)?？紤]到混凝土的初始缺陷，假設(shè)混凝土內(nèi)各相組分(砂漿、骨料和界面)的抗拉強(qiáng)度均服從Weibull分布，從而使生成的網(wǎng)格模型和實際結(jié)構(gòu)更為接近。 再次，對全級配混凝土平面數(shù)值試件的軸向拉壓破壞過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了試件的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，并演示了混凝土從微裂紋的萌生、擴(kuò)展、貫通直到宏觀裂紋出現(xiàn)導(dǎo)致破壞的全過程。詳細(xì)討論了Weibu

3、ll分布中的均質(zhì)度、單元尺寸、同一級配不同骨料分布、單元類型、界面強(qiáng)度和砂漿強(qiáng)度等因素對數(shù)值結(jié)果的影響。然后通過對全級配試件和濕篩試件的數(shù)值模擬得到了尺寸影響系數(shù)和濕篩影響系數(shù)。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果基本符合。 最后，對輕骨料混凝土采用相同的方法進(jìn)行數(shù)值模擬，也得到了試件在軸向拉壓荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，并演示了輕骨料混凝土破壞的全過程。比較發(fā)現(xiàn)，輕骨料混凝土的破壞形態(tài)和普通混凝土的破壞形態(tài)存在差別，從而驗證了試驗室