本文關鍵詞：混凝土細觀特性與宏觀沖擊壓縮行為關聯(lián)方法研究

  更多相關文章： 計算力學 混凝土 細觀力學模型 多尺度分析方法 均勻化理論 動態(tài)力學性能

【摘要】：本文以混凝土細觀特性與宏觀動力學行為關聯(lián)方法為研究對象,研究了混凝土細觀力學模型生成方法,采用降階均勻化方法對混凝土動、靜態(tài)力學響應問題進行雙尺度分析,并與試驗數(shù)據(jù)進行對比驗證。編制的雙尺度程序可以方便的嵌入商用有限元軟件ABAQUS中進行計算。全文主要研究內容如下：(1)混凝土多相細觀數(shù)值模型生成方法研究將混凝土細觀結構簡化為骨料、砂漿、界面三相,編制了隨機凸多面體骨料生成、投放和網(wǎng)格生成算法,建立可用于有限元計算的細觀力學模型。程序考慮了骨料真實結構的復雜性,并可反映骨料在混凝土內隨機分布特點。隨后更改鋼筋與骨料投放次序,將鋼筋加入細觀數(shù)值模型中。(2)基于均勻化理論的降階求解方法研究首先基于均勻化理論對有限元方程進行宏細觀雙尺度展開,并在細觀尺度構建特征位移場變量�；诰鶆蚧碚摰陌枷�,結合混凝土細觀胞元模型和有限元軟件ABAQUS數(shù)據(jù)結構特點,在有限元軟件中通過自定義材料模型給出了降階求解方法。(3)基于降階均勻化方法的混凝土雙尺度靜態(tài)力學特性研究首先對混凝土細觀力學模型進行單軸壓縮數(shù)值模擬,驗證模型的有效性。采用降階均勻化方法,對不同強度混凝土進行單軸靜態(tài)壓縮雙尺度計算,建立考慮混凝土細觀特性的宏觀力學行為雙尺度計算方法。計算結果與已有試驗結果和細觀力學模擬結果吻合較好。(4)基于降階均勻化方法的混凝土雙尺度動態(tài)力學行為研究采用降階均勻化方法,擴展細觀相損傷應變種類,編制混凝土動態(tài)雙尺度計算程序。首先對不同應變率下混凝土SHPB沖擊壓縮過程進行模擬計算,與試驗結果對比,驗證模型和算法的正確性。隨后預測不同強度混凝土SHPB沖擊壓縮行為,證明雙尺度分析方法的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：計算力學 混凝土 細觀力學模型 多尺度分析方法 均勻化理論 動態(tài)力學性能
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-15
• 1.2.1 混凝土力學問題的研究尺度9-10
• 1.2.2 混凝土細觀力學模型研究進展10-14
• 1.2.3 多尺度均勻化理論研究進展14-15
• 1.3 本文研究目的、內容及主要思路15-17
• 2 混凝土多相細觀數(shù)值模型的建立17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 骨料生成算法17-21
• 2.2.1 隨機數(shù)生成方法17-18
• 2.2.2 空間隨機凸多面體生成方法18-21
• 2.3 骨料隨機投放算法21-24
• 2.3.1 骨料的級配21-22
• 2.3.2 骨料投放算法22-24
• 2.4 混凝土三維細觀數(shù)值仿真模型24-27
• 2.4.1 混凝土細觀數(shù)值仿真模型25-26
• 2.4.2 鋼筋混凝土細觀數(shù)值仿真模型26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 3 混凝土變形行為雙尺度降階均勻化求解方法28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 ABAQUS有限元軟件簡介28-30
• 3.2.1 ABAQUS有限元子程序28-30
• 3.2.2 非線性動態(tài)分析算法30
• 3.3 降階均勻化方法30-39
• 3.3.1 均勻化理論30-32
• 3.3.2 降階均勻化求解方法32-34
• 3.3.3 有限元求解方法34-36
• 3.3.4 降階均勻化方法在ABAQUS中的實現(xiàn)36-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 基于降階均勻化方法的混凝土單軸壓縮過程模擬40-57
• 4.1 引言40
• 4.2 混凝土單軸壓縮行為細觀尺度模擬40-48
• 4.2.1 混凝土損傷塑性模型40-43
• 4.2.2 有限元模型43-45
• 4.2.3 結果分析45-48
• 4.3 降階均勻化方法模擬混凝土單軸壓縮力學行為48-55
• 4.3.1 材料模型、參數(shù)和求解算法49-52
• 4.3.2 降階均勻化模擬方法的試驗驗證52-54
• 4.3.3 不同強度混凝土模擬驗證54-55
• 4.4 本章小結55-57
• 5 基于降階均勻化方法的混凝土SHPB沖擊壓縮過程模擬57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 混凝土動態(tài)損傷本構及算法57-66
• 5.2.1 HJC本構模型57-59
• 5.2.2 雙尺度本構模型59-66
• 5.3 基于降階均勻化方法的混凝土SHPB沖擊壓縮過程模擬66-72
• 5.3.1 試驗參數(shù)66-67
• 5.3.2 有限元模型的建立67-68
• 5.3.3 結果討論與分析68-71
• 5.3.4 不同強度混凝土雙尺度計算71-72
• 5.4 本章小結72-73
• 6 結論與展望73-75
• 6.1 研究工作總結73-74
• 6.2 有待進一步研究的問題74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-84
• 附錄84

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本文編號：1047593