文档介绍：摘要本文从细观层次入手,把混凝土看作是由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,在对有限元软件二次开发的基础上,对东江拱坝三级配混凝土单轴试件、三级配混凝土简支梁以及小湾三级配混凝土在静、动荷载作用下的力学性能和破坏过程进行了数值模拟,对试件细观损伤和宏观破坏之间的联系进行了初步探讨。根据三级配混凝土骨料的实际配比及公式,计算出混凝土试件中各种粒径骨料的数目,根据蒙特卡罗方法随机确定骨料的空间位置,编制了有关绦颍混凝土随机骨料模型。采用椒ǘ运婊橇夏P徒型衿史郑衿分严格按骨料、界面和砂浆分别进行。对东江拱坝试件在单轴荷载作用下数值模拟时,各相材料的力学参数取为定值,模拟结果表明界面是试件的薄弱环节,试件的微裂纹首先出现在界面单元上,然后向相邻砂浆单元扩张,微裂纹不断扩展、合并,最终导致试件破坏。对三级配混凝土简支梁进行数值模拟时,假定各相材料的抗拉强度和弹性模量服从⒍允街炙婊植迹渌ρР问《ㄖ担珊褪导式峁贡冉辖咏乃婊骨料随机参数模型,数值模拟结果表明材料均质度较高的试件出现非线性行为的时间要明显滞后于均质度较低的试件;弹性模量分布的随机性对材料线弹性段力学性能的影响极小,而对非线性区域的影响较大;材料强度分布的随机性对混凝土的强度和损伤阈值有较大的影响。三级配混凝土动载数值模拟结果表明,在短时高速的冲击荷载作用下,试件的极限承载力提高,破坏时的位移降低;在没有初始静载的情况下,规范规定的把材料的抗拉强度和弹性模量提高倍所得极限承载力相对较大。最后,对三级配混凝土简支粱三维数值模型进行研究,生成三维随机骨料随机参数模型。数值模拟时假定每个骨料周围界面单元的强度和弹性模量为定值,但不同骨料周围界面单元的强度和弹性模量服从植肌NA思跎偌扑懔浚研」橇虾蜕敖醋饕恢植牧希玫刃Ъ性永砺鄱云涞效力学参数进行求解,基于方法和二相串连法提出了研究等效力学参数的混合法。空间数值模拟结果和平面结果的比较表明本文的模拟方法是可行的,结果是合理关键词:三级配混凝土;细观损伤;植迹凰婊橇纤婊问P停夯旌戏的。河海大学硕士论文
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第一章绪论概述混凝土是一种应用极其广泛的多相非均质复合材料,其力学性能的研究对于充分发挥材料强度,提高设计水平,降低工程造价以及提高工程结构的安全性具有十分重要的意义。为了更好地研究混凝土的力学性能和破坏过程,本文在前人对混凝土力学性能研究的基础上,从细观层次入手,把混凝土看成是由骨料、界面和砂浆组成的复合材料,以非线性有限元软件为工具,对混凝土的力学性能和破坏过程进行数值模拟,初步分析和探讨了材料的破坏机理,研究了材料细观损伤和宏观破坏之间的联系。混凝土是由骨料、水泥水化物、未水化水泥颗粒、孔隙及裂纹等组成的非均质复合材料。由于其经济性和便于施工等一系列优点,被广泛应用于各种工程结构,到目前为止,国内外许多学者已经对其力学性能和破坏机制进行了大量的研究。通过大量的试验,人们逐渐掌握了混凝土~些基本的力学性能,对混凝土的破坏过程和破坏机理有了一定的认识和了解。这些由大量试验积累起来的宝贵数据,是进行混凝土研究的基础,是混凝土理论发展必不可少的基石。但是,试验需要花费大量的人力、物力,所得的结果受试验条件的影响较大,具有一定的离散性,这就使得试验所得的数据具有较大的局限性,难以反映材料真实的宏观力学性能。而且以往对混凝土的研究多偏重于从宏观角度进行唯象研究,把混凝土看成是各向同性的均质材料,忽略了其内部复杂的细观结构,这就很难揭示混凝土变形和破坏的物理机制。为了解决以上问题,以细观层次为基础的混凝土数值模拟方法应运而生。这种方法把混凝土看成是由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,充分考虑了骨料分布的随机性、材料的非均匀性和各组分之间的相互作用,通过和试验结果进行对比,这种方法可以比较真实地揭示混凝土损伤和微裂缝的发展过程,可以较为准确地描述混凝土的宏观力学行为。在一定的试验基础上,采用数值模拟方法研究混凝土断裂破坏的全过程,可以为改善混凝土的力学性能和研制高性能混凝土材料提供力学依据。此外,数值模拟方法有利于解释试验中发生的一些断裂现象,为改善试验设计提供力学基础,在证明数值模拟方法可靠和有效的前提下,可以取代部分试验,节省大量的人力和财力,因此,利用数值模拟方法对混凝土材料的静、动力学性能进行研究具有重大的意义。河海大学硕士论文
,由于细观结构的缺陷缥⒘盐啤⑽⒖锥吹引起的材料的劣化过程,称为损伤。损伤力学是研究含损伤介质的材料性质,以及在变形过程中损伤的演化发展直至破坏的力学过程的学科【俊损伤力学研究的两大类典型的损伤是:微裂纹萌生与扩展的脆性