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《广西科技大学》 2014年
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混凝土随机骨料模型动态压缩数值模拟研究

陈思远  
【摘要】:混凝土是由骨料和砂浆基质构成的复合材料,其破坏过程要比理想的脆性材料复杂的多。由于动态加载情况中,微裂纹扩展路径比静载下更曲折难以捕捉,普通混凝土细观结构的断裂损伤等工况更为复杂且更为常见。而目前实体手段中对细观动态力学方面的研究实现难度较大,数值方法是研究效率较高的技术手段。 混凝土的力学行为还与试件的尺寸、骨料的性能等因素有关,本文通过数值研究手段,对尺寸效应现象以及各种力学试验参数之间的关系进行分析,有助于解释混凝土组成成分与结构性能之间的内在关系,为推动宏观混凝土力学行为理论的工程实践提供参考价值。 本文第二章中,结合相关的理论总结混凝土细观随机骨料模型基本原理。对混凝土细观结构静态加载或是动态加载方式,分析了微裂纹尖端区扩展较为多见的混凝土材料I-II复合型裂缝的起裂准则。将随机骨料理论与计算机数值计算方法结合,对混凝土细观结构有限元理论损伤模型进行更详细的分析,分别对各组分材料模型及动态加载条件下的应变率理论进行讨论。 考虑混凝土的非均匀性,着重分析骨料及其级配对混凝土性能的影响,阐述了蒙特卡洛方法。并在第三章对其进行计算机实现,同时将ABAQUS中动态力学性能参数进行修正并分配给相应的单元,调用Matlab程序生成相应的随机骨料模型,此过程中提出一种改进的被占区域剔除法进行试件生成投放。结合现行规范,对模型设定试验参数及网格划分。 根据混凝土数值分析实现难度及条件,对全级配混凝土试件长方体模型进行了轴向压缩的动态数值模拟以寻找破坏规律。将不同尺寸、不同边界约束条件、不同应变速率下的模型进行数值模拟的结果作分析对比,深入总结损伤规律和裂纹扩展分布规律。 通过进行四种加载速率对混凝土抗压强度影响的对比分析,为解释混凝土材料的宏观破坏过程提供了新的途径和参考角度,在建立混凝土的细观结构与宏观性能之间的关系上取得了一定的成果。为经常受到动态加载、地震作用的大型工程,高层建筑提供了有较大价值的研究数据。
【学位授予单位】:广西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU528

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