《基于网格模型的混凝土细观结构数值模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于网格模型的混凝土细观结构数值模拟（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、硕士学位论文Y 8 2 5 3 6 4基于网格模型的混凝土细观结构数值模拟M e s o - s t r u c t u r eN u m e r i c a lS m u l a t i o no fC o n c r e t eB a s e do nL a t t i c eM o d e l作者姓名：萱瘥坚学科、专业：挝牡堂( 丕学号：2 照幽指导教师：王童么教援完成日期：2 Q Q 生1 2 旦1 2 目大连理工大学D a l i a nU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y大连理工大学硕士研究生学位论文摘要本文在细观层次上把混凝土看作是
2、由粗骨料、水泥砂浆基体及二者间的晃面组成的三相非均质复合材料，在此基础上来模拟混凝土的宏观力学性能。首先根据骨料级配和瓦拉 文( W a l a r a v e nJ C ) 公式计算得出平面数值混凝土试件中骨料颗粒的数且，然后采用蒙特卡罗方法产生骨料颗粒在试件中的随机位置，建立混凝土随机骨料模型。再将随机骨料模型投影到规则的等边三角形网格上，通过计算机实现各种单元材料参数的自动识别与赋值，在细观层次上较真实的模拟混凝土的高度非均质性，从而得到进行有限元分析所需的细观数值模型。其次，基于现有研究成果对网格模型加以改进。考虑到混凝土的初始缺陷，假设混凝土内各相组分( V P 浆、骨料和界面) 的
3、抗拉强度均服从W e i b u l l 分布，从而使生成的网格模型和实际结构更为接近。再次，对全级配混凝土平面数值试件的轴向拉压破坏过程进行数值模拟，得到了试件的应力应变全曲线，并演示了混凝士从微裂纹的萌生、扩展、贯通直到宏观裂纹出现导致破坏的全过程。详细讨论了W e i b u l l 分布中的均质度、单元尺寸、同一级配不同骨料分布、单元类型、界面强度和砂浆强度等因素对数值结果的影响。然后通过对全级配试件和湿筛试件的数值模拟得到了尺寸影响系数和湿筛影响系数。经比较发现数值模拟结果与试验结果基本符合。最后，对轻骨料混凝土采用相同的方法进行数值模拟，也得到了试件在轴向拉压荷载下的应力应变全曲线
4、，并演示了轻骨料混凝破坏的全过程。比较发现，轻骨料混凝土的破坏形态和普通混凝土的破坏形态存在差别，从而验证了试验室观察到的结果。因此，可以说明经过改进的网格模型能够很好地模拟混凝土在轴向拉压荷载作用下的力学特性，是合理的和有效的，并弥补了已有网格模型在受压荷载作用下模拟效果不佳的缺陷。曹庆坚：基于网格模型的混凝土细观结构数值模拟M e s o s t r u c t u r en u m e r i c a ls i m u l a t i o no f c o n c r e t eb a s e do nl a t t i c em o d e lA b s t r a c tI n t
5、h i sa r t i c l e c o r c r e t e i sc o n s i d e r e d a s a t h r e e - p h a s ec o m p o s i t e m a t e r i a lc o n s i s t i n g o f a g g r e g a t e ，m o r t a rm a t r i xa n dt h ei n f a c i a lt r a n s i t i o nz o n eb e l M 砌t h e m a n dt h em a c r o - l e v e lm e c h a n i c a
6、lp r o p e r t i e sa r es i m u l a t e d n l en u m b e ro fa g g r e g a t ei nt h en u m e r i c a ls p e c i m e ni sc a l c u l a t e da c c o r d i n gt ot h eg r a d a t i o no f a g g r e g a t ea n dW a l r a v e nf u n c t i o n Ap r o c e d u r ei su s e dt og e n e r a t et h er a n d o
7、 mp o s i t i o no fa g g r e g a t eb a s e dO nM o n t eC a r l om e t h o d , a n dt h e ne s t a b l i s ht h er a n d o ma g g r e g a t em o d e l F i l r t h e l “ l n o r e ，t h er e g u l a rt r i a n g l el a t t i c ei sp r o j e c t e dO i lt h er a n d o m 孵g a t em o d e l ，a n dt h ed
8、 i f f e r e n tm a t e r i a lp r o p e r t yo fe l e m e n t si si d e n t i f i e da n da s s i g n e da u t o m a f i c a l l y T h e nt h en u m e r i c a lm o d e li so b t a i n e d S e c o n d l y , l a t t i c em o d e lb a s e dO nt h ep r e v i o u s l yt 瑚e a r e hi sd e v e l o p e d C
9、o n s i d e r i n gt h ei n i t i a ld e f e c t so fC O l l e r e t e , t e n s i l es t i e n g t ho fc o m p o s i t em a t e r i a lp h a s e s ( m o r t a rm t l 1 i X ，a g g r e g a t e sa n db o n a ) i sa s s u m e dt oo b e yW e i b u Ud i s l r i b u t i o n C o n s e q u e n t l y , t h e
10、l a t t i c em o d e lg e n e r a t e di sm o l er e a s o n a b l e T h i r d l y , s o m er o u t i n et e s t so ff u l lg r a d i n gc o n c r e t ei n c l u d i n gu n i a x i a lc o m p r e s s i o nt e s ta n du n i a x i a lt e n s i o nt e s ta r es i m u l a t e d n er e s u l t so b t a i
11、 nt h es t r e s s - s t r a i na 、电a n dd e s c r i b et h ec o m p l e t ef a i l t n ep r o c e s sc a u s e db yt h ei n i t i a t i o n , p r o p a g a t i o na n dc o n n e c t i o no fe r a e k s n l ei n f l u e n c e0 1 1s i m u l a t i o nr e s u l t sc a u s e db yh o m o g e n e i t yi n
12、 d e x 沏) i nW e i b u l ld i s t r i b u t i o n d e m e n ts i z e ，d i f f e r e n ta g g r e g a t ed i s t r i b u t i o n sw i t ht h es a m eg r a d a t i o n b o n ds t r e n g t ha n dm a t r i xs l I e n g t ha l ed i s c u s s e d A n dt h es i z ec o e f f i c i e n ta n d w e ts c r e e
13、 n i n gc o e f f i c i e n ta r eo b t a i n e db ys i m u l a l i n l gf u l lg r a d i n gs p e c i m e na n dw e ts c r e e n e ds p e c i m e n 1 1 1 ec o m p u t a t i o n a lr e s u l t sa f ei ng o o da g r e e m e n t w i t ht h ee x p e r i m e n t a ld a t a F i n a l l y ，l i g h t w e i
14、 g h ta g g r e g a t ec o n c r e t ei ss i m u l a t e dw i t ht h es a m em e t h o d , s t r e s s - s W a i nc u l v e su n d e ru n i a x i a lc o m p r e s s i o na n du n i a x i a lt e n s i o na r eo b t a i n e d A n dt h ef u l lf a i l u r ep r o g r e s si sd e m o m t r a t e d , p r
15、o v i n gt h ep h e n o m e n o no b s e r v e di nt h el i b r a r y S e e i n gf r o mt h es i m u l a t i o nr e s u l t s ，t h ei m p r o v e m e n tt ol a t t i c em o d e li Ss u i t a b l et os i m u l a t et h em e c h a n i c a lp r o p e r t yo f c o n c r e t e u n d e ru n i a x i a lc o
16、 m p r e s s i o na n du n i a x i a lt e n s i o n ，a n dc o m p e n s a t ef o rt h ed i s a d v a n t a g eo f u s i n gt h ep r e v i o u sl a t t i c em o d e lu n d e ru n i a x i a lc o m p r e s s i o n K e yW o r d s ：l l e s o - s t r u c l u r e ；l 、l u m e r i e a lS i m u l l l i o n ；R a n d o mA g g r e g a t eM o d e l ；L m l t i e e独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其
