界面相厚度不同混凝土準(zhǔn)靜態(tài)、動態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬.pdf

1、混凝土憑借原材料來源普遍、品質(zhì)要求低、價(jià)格廉價(jià)、具有良好耐久性和可操作性等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中具有廣泛的應(yīng)用。準(zhǔn)靜態(tài)荷載和動荷載下力學(xué)性能是有效評估混凝土結(jié)構(gòu)工作性能和安全性能的前提，了解混凝土在準(zhǔn)靜態(tài)、動載荷作用下力學(xué)性能及破壞過程是很有必要的。本文將混凝土看作由粗骨料、界面相(ITZ)和水泥砂漿組成三相復(fù)合材料，在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，利用ANSYS/LS-DYNA軟件構(gòu)建二維平面模型，對混凝土準(zhǔn)靜態(tài)、動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行模擬分析，研究內(nèi)容如下

2、:
　　(1)利用YS-2000微機(jī)伺服巖石三軸材料試驗(yàn)機(jī)和Φ74mm直錐變截面SHPB試驗(yàn)裝置對混凝土、水泥砂漿材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮和動態(tài)沖擊破壞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①混凝土和水泥砂漿在準(zhǔn)靜態(tài)下應(yīng)力-應(yīng)變曲線由4個(gè)不同階段組成;②隨著沖擊速度增大，混凝土、水泥砂漿峰值應(yīng)力在不斷增大，因此混凝土和水泥砂漿是率敏感材料。
　　(2)借助ANSYS中的APDL語言，編寫含界面相圓形粗骨料二維混凝土隨機(jī)分布程序。根據(jù)富勒級配曲線

3、和瓦拉文平面轉(zhuǎn)化公式，建立二維隨機(jī)骨料模型，對混凝土試件尺寸、界面相厚度、體積百分比和粒徑大小及分布不同混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動態(tài)沖擊力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬。
　　1)混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮數(shù)值模擬表明:①與普通混凝土一樣，含界面相混凝土具有明顯尺寸效應(yīng);②控制界面相厚度和粗骨料粒徑一定，當(dāng)體積百分比為40％時(shí)呈現(xiàn)最大值;③粗骨料最小粒徑為5mm時(shí)，控制界面相厚度、體積百分比一定粗骨料最大粒徑持續(xù)增加，混凝土粒徑增大到20mm時(shí)抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)最

4、值;④控制圓形粗骨料粒徑范圍、體積百分比、試件尺寸不變，界面相厚度持續(xù)增加，混凝土抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出下降趨勢。
　　2)混凝土動態(tài)沖擊破壞數(shù)值模擬表明:①控制界面相厚度、體積百分比和粗骨料最小粒徑一定，隨著最大粒徑增大，混凝土承載能力表現(xiàn)出先上升后下降趨勢;②控制粗骨料粒徑大小、界面相厚度和試件尺寸一定，粗骨料體積百分比持續(xù)增加，混凝土承載能力趨勢圖為先上升后下降;③控制粗骨料粒徑大小、體積百分比和界面相厚度一定，隨試件尺寸的增大，混