本文關(guān)鍵詞：基于格構(gòu)模型的三維多尺度混凝土受拉斷裂過程數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 混凝土 多尺度 格構(gòu)模型 受拉斷裂 界面過渡區(qū)

【摘要】：離子在受損混凝土中運(yùn)輸性能是研究混凝土耐久性的一個(gè)關(guān)注重點(diǎn)問題。為了方便混凝土受損后氯離子的輸運(yùn)性能進(jìn)行研究,利用格構(gòu)模型可以同時(shí)模擬斷裂和離子傳輸?shù)奶攸c(diǎn),本文主要通過建立出混凝土各個(gè)尺度下的受拉斷裂數(shù)值模型,分析混凝土各尺度下斷裂過程中的裂縫發(fā)展情況。主要研究內(nèi)容為界面過渡區(qū)模型的建立,水泥石,砂漿和混凝土在受拉應(yīng)變作用下斷裂開展情況和承載力峰值研究。利用多尺度方法對(duì)水泥石與砂漿以及砂漿與粗骨料之間的界面過渡區(qū)進(jìn)行了分析,得到基于本模型的受力本構(gòu),并將其引用到高階的模型中,作為整個(gè)格構(gòu)模型的主要特點(diǎn)來進(jìn)行分析。本文結(jié)合混凝土數(shù)值模型和三維隨機(jī)格構(gòu)有限元模型及隨機(jī)骨料模型對(duì)混凝土受拉進(jìn)行了深入探討,主要研究內(nèi)容及成果如下:1)建立不同尺度下的混凝土模型,包括:在微觀尺度利用HYMOSTRUC3D構(gòu)建了基于其水化模型的非均質(zhì)水泥石格構(gòu)模型,并從受力方向按角度進(jìn)行細(xì)分的界面過渡區(qū)模型,來解決了一般混凝土模型對(duì)界面單元僅降低強(qiáng)度的簡單處理;在細(xì)觀尺度利用隨機(jī)骨料模型為基礎(chǔ)構(gòu)建了引入上一尺度的界面過渡區(qū)強(qiáng)度的砂漿格構(gòu)模型和混凝土格構(gòu)模型,及加入骨料水泥石比例影響的界面過渡區(qū)模型。2)在MATLAB中編程完成隨機(jī)骨料投放算法,并獲取骨料占比為40-45%的球形隨機(jī)骨料模型,并基于稀疏矩陣和分塊矩陣來存儲(chǔ)模型信息,完成預(yù)處理共軛梯度法算法應(yīng)用于模型受力計(jì)算,構(gòu)建出可以計(jì)算實(shí)現(xiàn)的超大型格構(gòu)體系的有限元分析程序。3)簡化格構(gòu)斷裂模型的分析步驟,將普通格構(gòu)模型桿件逐一斷裂來獲取應(yīng)變等參數(shù)改為直接施加應(yīng)變來剔除該步驟下斷裂桿件,節(jié)省計(jì)算時(shí)間;得到相應(yīng)的應(yīng)變與受力及斷裂程度的關(guān)系。分析結(jié)果上看,以步長為加載步驟的模擬結(jié)果較預(yù)期偏大但在可接受范圍內(nèi),隨步長越大,計(jì)算結(jié)果也越大。4)模型模擬了軸向受拉時(shí)水泥石、砂漿、混凝土及相應(yīng)界面過渡區(qū)的裂縫發(fā)展過程和空間分布,從獲取的格構(gòu)模型斷裂圖中可以看出,各模型皆經(jīng)歷了微小應(yīng)變下無斷裂開展,彈性階段微小缺陷開始出現(xiàn),受力不斷增加裂縫逐漸長大,受力峰值過后裂縫迅速開展并連通的過程。特別的,對(duì)于界面過渡區(qū)模型的斷裂展開都基本發(fā)生于界面處并表現(xiàn)出向砂漿部分?jǐn)U展的趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：混凝土 多尺度 格構(gòu)模型 受拉斷裂 界面過渡區(qū)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU528
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 混凝土模型結(jié)構(gòu)9-10
• 1.3 混凝土各尺度模型大小10-13
• 1.3.1 水泥基材料多尺度理論10-12
• 1.3.2 均質(zhì)理論12-13
• 1.4 格構(gòu)模型13-14
• 1.5 界面過渡區(qū)14-16
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 格構(gòu)模型斷裂分析過程的建立17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 模型剛度矩陣17-19
• 2.2.1 單元?jiǎng)偠染仃?/span>17-18
• 2.2.2 總體剛度矩陣矩陣分塊18-19
• 2.3 邊界條件19
• 2.4 斷裂準(zhǔn)則19
• 2.5 求解過程19-23
• 2.5.1 格構(gòu)模型斷裂過程19-20
• 2.5.2 簡化斷裂流程20-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 混凝土隨機(jī)格構(gòu)模型的構(gòu)建24-39
• 3.1 引言24-25
• 3.2 微觀幾何模型構(gòu)建25-31
• 3.2.1 HYMOSTRUC3D的應(yīng)用25-26
• 3.2.2 自由度與單元空間劃分26-28
• 3.2.3 水泥石模型與界面過渡區(qū)模型構(gòu)成28-31
• 3.3 格構(gòu)模型建立31-32
• 3.3.1 微觀模型單元定義31-32
• 3.3.2 微觀模型物理參數(shù)賦值32
• 3.4 細(xì)觀幾何模型構(gòu)建32-36
• 3.4.1 隨機(jī)骨料模型32-35
• 3.4.2 細(xì)觀界面過渡區(qū)模型35-36
• 3.5 格構(gòu)模型建立36-37
• 3.5.1 細(xì)觀模型單元分類與定義36-37
• 3.5.2 細(xì)觀模型物理參數(shù)賦值37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 第4章 不同尺度混凝土斷裂過程計(jì)算結(jié)果分析39-58
• 4.1 引言39
• 4.2 水泥石39-45
• 4.3 水泥石與細(xì)骨料界面過渡區(qū)45-51
• 4.4 砂漿51-54
• 4.5 砂漿與粗骨料界面過渡區(qū)54-55
• 4.6 混凝土55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 致謝66-67
• 個(gè)人簡歷67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 甘yN毓;鄭建軍;周欣竹;邢鴻燕;;橢圓形骨料混凝土彈性模量預(yù)測的格構(gòu)模型[J];甘肅水利水電技術(shù);2012年02期

2 袁慶;鄭建軍;周欣竹;;水泥石彈性模量預(yù)測的數(shù)值方法[J];甘肅水利水電技術(shù);2011年03期

3 ;[J];;年期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉金興;鄧守春;張晶;梁乃剛;;基于格構(gòu)模型的混凝土動(dòng)靜態(tài)拉伸破壞試驗(yàn)數(shù)值模擬[A];固體力學(xué)進(jìn)展及應(yīng)用——慶賀李敏華院士90華誕文集[C];2007年

2 安彤;秦飛;;格構(gòu)模型模擬電子封裝焊錫接點(diǎn)開裂[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉家煜;基于格構(gòu)模型的三維多尺度混凝土受拉斷裂過程數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：920336