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基于细观力学数值方法的高强混凝土力学性能研究

吕二乐  
【摘要】:现有研究侧重于混凝土的宏观力学性能,在细微观层次涉及较少。细观层次上,混凝土是由水泥基项、骨料和两者之间的界面过渡区构成的三相复合材料。高强混凝土具有优良力学性能,已成为未来混凝土技术发展的方向,但相关研究仍处于初级阶段。本文基于随机骨料方法建立高强混凝土细观模型,在细观层次上分析高强混凝土的宏观力学性能。论文主要工作有:(1)基于骨料分布和形态的随机特性,应用瓦拉文公式确定混凝土试件截面骨料分布,对ABAQUS软件进行二次开发,应用Python编程方法生成随机分布的混凝土骨料颗粒数值模型。(2)通过ABAQUS软件对混凝土随机骨料模型进行有限元网格剖分,并赋予各相细观单元相应的力学性能参数。基于损伤分析方法,应用有限元程序,生成可进行数值模拟的高强混凝土数值模型。(3)以C80高强混凝土为研究对象,利用生成的数值模型,对其进行单轴拉伸、压缩模拟分析,得到了高强混凝土的应力-应变曲线和损伤单元演化图。另外,数值模拟了高温后C80高强混凝土的抗拉压性能。为了对比分析,本文建立了C20、C40、C60混凝土的细观数值模型,并考虑端部约束的影响。由于界面不同,普通混凝土与高强混凝土有本质区别。本文基于细观力学数值方法,研究高强混凝土的力学性能和破坏机理,并探讨高温作用对高强混凝土力学性能的影响。本研究可为进一步讨论高强混凝土在复杂应力作用下的力学性能提供参考。


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