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《河南工业大学》 2017年
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基于等效化方法的混凝土细观损伤断裂研究

刘斐骁  
【摘要】:混凝土作为一种典型的多相非均质复合材料,在土木工程领域有着非常广泛的应用,其材料性能与混凝土结构的耐久性和安全性等有着密切的联系。混凝土内部各相材料的力学性能差距很大,加之微裂纹、孔隙和其它初始缺陷的存在导致混凝土的基本性能变化规律有待进一步研究。数值分析方法作为研究混凝土劣化机理的重要手段,可以在各项试验数据和理论研究的支持下对混凝土的各项力学性能进行模拟和预测,是当下混凝土材料性能研究的热点之一。混凝土在细观层次上可以看作是由粗细骨料、水泥浆体和各种初始缺陷点等组成的复合材料。基于细观分析方法的混凝土数值模型,在参数选择合理的情况下不仅可以直观的反映出混凝土各相组成对其性能的影响以及持续变化荷载作用下的整个损伤断裂过程,而且可以避免实体试验中环境因素和人为失误等客观原因对试验结果的影响。本文基于混凝土细观随机骨料模型,将损伤力学理论应用到数值分析中,模拟研究了混凝土试件在单轴荷载作用下的的损伤破坏过程,并在数值模型的建立过程中引入等效化方法的概念,通过等效前后模拟结果的对比验证了等效化方法在混凝土的细观损伤模型中应用的合理性。具体工作如下:1.阐述了等效化方法及混凝土损伤断裂力学的基本概念,并研究了等效化方法在混凝土细观力学分析中的具体应用。2.在数值软件中运用蒙特卡洛方法,通过编写程序化语言实现了圆形骨料颗粒在指定的区域和骨料级配范围内的随机分布。然后对生成的骨料坐标数据进行处理,添加界面单元最终生成二维混凝土试件的几何模型。3.对有限元软件进行二次开发,将双折线损伤模型引入到混凝土试件的单轴受拉、单轴受压的数值模拟中去,通过设置状态变量判断单元是否失效删除,进而模拟出混凝土内部裂纹的扩展规律,并得到相应的应力应变曲线。4.将等效化方法应用到数值模型中去,即把砂浆基质与界面过渡区等效为一种材料,通过与原三相材料模型的试验结果进行对比,验证方法的可靠性,并在子程序中创建损伤变量输出模块,较为直观地反映等效后模型的损伤断裂过程。5.讨论了混凝土的界面厚度、骨料粒径选取范围和孔隙率对其性能的影响。本文运用等效化方法简化了模型的建立过程,而且开发出了模型的损伤变量输出模块,在提高模型计算效率的同时可以更真实和直观地表达混凝土在单轴荷载作用下的损伤断裂过程。为进行混凝土基本性能的细观分析提供技术支持,为对混凝土结构进行结构分析与优化设计奠定理论基础。
【学位授予单位】:河南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU528

【参考文献】
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1 程书怀;任志刚;李培鹏;上官瑾瑜;;基于LS-DYNA的混凝土三维随机凹凸型骨料数值建模[J];武汉理工大学学报;2014年12期
2 武亮;王菁;糜凯华;何修伟;武世倩;;一种生成椭球形骨料的混凝土细观模型方法[J];混凝土;2014年11期
3 于孝民;任青文;;冻融循环作用下普通混凝土断裂能试验[J];河海大学学报(自然科学版);2010年01期
4 曲晓东;丁铸;宋玉普;;复杂应力下大骨料混凝土与二级配混凝土强度对比试验研究[J];大连理工大学学报;2009年06期
5 赵吉坤;;混凝土四相复合模型的三维细观破坏模拟[J];土木建筑与环境工程;2009年04期
6 田佳琳;李庆斌;;混凝土Ⅰ型裂缝的静力断裂损伤耦合分析[J];水利学报;2007年02期
7 陈惠苏;孙伟;STROEVEN Piet;;水泥基复合材料界面过渡区体积分数的定量计算[J];复合材料学报;2006年02期
8 张子明,赵吉坤,吴昊,姚朋士;混凝土单轴荷载下细观损伤破坏的数值模拟[J];河海大学学报(自然科学版);2005年04期
9 张子明,赵吉坤,倪志强;混凝土拉伸断裂的细观力学模拟[J];河海大学学报(自然科学版);2005年03期
10 郑建军,周欣竹,姜璐;混凝土杨氏模量预测的三相复合球模型[J];复合材料学报;2005年01期
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1 金浏;细观混凝土分析模型与方法研究[D];北京工业大学;2014年
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1 蒋宝库;再生混凝土细观力学及氯离子扩散数值模拟[D];济南大学;2015年
2 龚正炉;基于随机骨料模型的混凝土性能多尺度数值模拟研究[D];浙江大学;2013年
3 郑丽华;考虑细观的水泥混凝土养生变异性研究[D];长安大学;2010年
4 曹庆坚;基于网格模型的混凝土细观结构数值模拟[D];大连理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 糜凯华;许宏燕;;混凝土圆柱体试件劈拉性能数值模拟[J];人民珠江;2017年12期
2 燕兰;邢永明;刘铭;刘春艳;;掺纳米SiO_2的钢纤维混凝土梁声发射特性试验研究[J];混凝土;2017年10期
3 汪奔;王弘;张志强;周蒙蛟;;基于网格生成的随机凹凸型混凝土骨料细观建模方法[J];计算力学学报;2017年05期
4 赵燕茹;王磊;韩霄峰;时金娜;;冻融条件下玄武岩纤维混凝土断裂韧度研究[J];工程力学;2017年09期
5 鲍志强;;二级配混凝土中粗骨料数量效应的影响研究[J];工程技术研究;2017年08期
6 田威;田雪萍;裴志茹;张鹏坤;马北京;;不同加载条件下混凝土冻融循环能量特征[J];应用基础与工程科学学报;2017年03期
7 谭业文;王曙光;徐锋;刘伟庆;陈宣东;梁羽;;COMSOL Multiphysics在混凝土耐久性研究中的应用现状[J];硅酸盐学报;2017年05期
8 胡大琳;张立兴;陈定市;;二维细观随机混凝土模型的建立和应用[J];长安大学学报(自然科学版);2017年03期
9 王志红;朱哲明;;酸沉降环境下混凝土断裂韧度的试验研究[J];工业建筑;2017年07期
10 张亚芳;高照;;界面弹性模量对三维双丝拉拔混凝土的力学性能影响[J];土木工程与管理学报;2017年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 薛维培;高压水作用下井壁混凝土耦合损伤演化机理及强度特征研究[D];安徽理工大学;2017年
2 宋朝阳;弱胶结砂岩细观结构特征与变形破坏机理研究及应用[D];北京科技大学;2017年
3 龚湘兵;沥青路面材料多尺度域力学行为及统一模型[D];哈尔滨工业大学;2017年
4 苏步云;泡沫混凝土力学性能及其弹塑性损伤本构研究[D];太原理工大学;2017年
5 张海滨;钢筋混凝土结构地震损伤的压电骨料应力监测与模型修正[D];大连理工大学;2016年
6 张世义;纳米偏高岭土水泥基材料物理力学性能及耐久性研究[D];大连海事大学;2016年
7 徐沛保;混凝土3D细观力学模型研究及其应用[D];中国科学技术大学;2016年
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1 田盼盼;基于细观层次再生混凝土二维有限元模型研究[D];新疆大学;2017年
2 韦玉柳;考虑双界面过渡区影响的再生混凝土中氯离子扩散规律分析[D];广西大学;2017年
3 张迎雪;基于随机骨料模型细观混凝土界面过渡区力学性能研究[D];西北农林科技大学;2017年
4 刘斐骁;基于等效化方法的混凝土细观损伤断裂研究[D];河南工业大学;2017年
5 徐阳;多孔生态混凝土细观层次数值模拟研究[D];江苏大学;2016年
6 季研洲;随机骨料模型的产生方法探讨与软件开发[D];西北农林科技大学;2016年
7 曹静;混凝土与加筋混凝土动态力学性能数值模拟[D];宁夏大学;2016年
8 王远超;基于格构式模型的钢筋混凝土锈胀开裂数值模拟方法[D];重庆大学;2016年
9 郑颖颖;环境—荷载耦合作用下钢筋混凝土锈裂行为的多尺度分析[D];重庆交通大学;2016年
10 王飞;基于SBFEM的混凝土细观均匀化和粘性断裂模拟[D];浙江大学;2016年
【二级参考文献】
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1 汪卫明;沙莎;;混凝土细观力学仿真分析的块体元-有限元耦合方法[J];武汉大学学报(工学版);2013年05期
2 方秦;张锦华;还毅;张亚栋;;全级配混凝土三维细观模型的建模方法研究[J];工程力学;2013年01期
3 杜修力;金浏;;用细观单元等效化方法模拟混凝土细观破坏[J];土木建筑与环境工程;2012年06期
4 秦武;杜成斌;;基于CT切片的三维混凝土细观层次力学建模[J];工程力学;2012年07期
5 甘祎毓;郑建军;周欣竹;邢鸿燕;;椭圆形骨料混凝土弹性模量预测的格构模型[J];甘肃水利水电技术;2012年02期
6 宋来忠;彭刚;姜袁;;混凝土三维随机参数化骨料模型[J];水利学报;2012年01期
7 梁建;娄宗科;韩建宏;;基于AUTOCAD的混凝土骨料建模分析[J];水利学报;2011年11期
8 杜修力;金浏;;混凝土静态力学性能的细观力学方法述评[J];力学进展;2011年04期
9 高利甲;刘锡军;王玉梅;;基于matlab-混凝土二维细观结构数值模拟骨料随机投放[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2011年01期
10 田威;党发宁;陈厚群;;混凝土CT图像的3维重建技术[J];四川大学学报(工程科学版);2010年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕燕红;混凝土开裂在细观层次上的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2013年
2 龚正炉;基于随机骨料模型的混凝土性能多尺度数值模拟研究[D];浙江大学;2013年
3 李邦定;含界面再生混凝土复合材料力学性能的细观解析分析与数值模拟[D];华南理工大学;2012年
4 尤作磊;基于细观尺度的水泥混凝土受荷开裂模拟[D];长安大学;2012年
5 赵翔宇;基于氯离子渗透的混凝土结构耐久性研究[D];重庆大学;2011年
6 郑丽华;考虑细观的水泥混凝土养生变异性研究[D];长安大学;2010年
7 杨钻;混凝土尺寸效应的细观数值分析及试验研究[D];湖南大学;2009年
8 杜江涛;再生混凝土单轴受力应力—应变关系试验与数值模拟[D];同济大学;2008年
9 孙立国;三级配(全级配)混凝土骨料形状数值模拟及其应用[D];河海大学;2005年
10 赵吉坤;混凝土细观损伤与断裂的数值模拟[D];河海大学;2005年
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1 卢朝阳;;浅谈粉磨工艺的两“度”对水泥质量的影响[J];科技与企业;2014年05期
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1 刘斐骁;基于等效化方法的混凝土细观损伤断裂研究[D];河南工业大学;2017年
2 王有明;常用无机盐对混凝土界面过渡区性能及孔结构的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 刘恒;粗骨料对混凝土中氯离子扩散影响试验研究[D];天津大学;2016年
4 马川忠;掺和料与阻锈剂对混凝土中钢筋锈蚀的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
5 肖意成;U型混凝土渠道衬砌板及横缝冻胀破坏数值模拟研究[D];宁夏大学;2017年
6 潘永庆;基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法研究[D];天津大学;2016年
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