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基于细观力学考虑孔隙及孔隙水影响的混凝土力学指标预测

计海力  
【摘要】:混凝土材料作为典型的非均质复合材料,其中含有大量的孔隙,自然状体下或者在水环境中工作的混凝土材料具有一定的含水率,孔隙水的存在将导致混凝土材料力学性能发生显著变化。本文基于细观力学理论考虑孔隙及孔隙水对混凝土力学性质的影响,对混凝土力学指标进行预测。本文主要研究内容及结论如下: (1)假定混凝土为由基体和孔洞组成的二相复合材料,利用细观夹杂理论和Mori-Tanaka方法建立微裂纹和孔洞体积分数和混凝土有效弹性模量之间计算公式,对不同孔隙率及饱和情况下混凝土宏观弹性模量进行预测,结果表明,随着孔隙率的增加,混凝土的有效弹性模量逐渐降低,随着饱和度的增大,混凝土有效弹性模量逐渐增大。 (2)利用有限元软件ADINA中的混凝土模型,建立了不同孔隙率及相同孔隙率情况下不同孔径混凝土有效弹性模量数值计算模型,分析表明,随着孔隙率的增加,混凝土的宏观有效弹性模量逐渐降低,在相同孔隙率情况下,分别选取圆形孔隙孔径为、1mm、2mm、3mm情況进行了分析,随着孔隙直径的增大,混凝土有效弹性模量逐渐增大。 (3)利用ADINA软件中的流固耦合功能,建立混凝土基体与其中孔隙水的流固耦合计算模型,分析了在不同孔隙率及饱和情况下混凝土的有效弹性模量的变化,并与干燥情况下相同孔隙率混凝土模型有效弹性模量进行对比,结果显示,在孔隙含水饱和条件下,其有效弹性模量高于同等条件下干燥混凝土的有效弹性模量。


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