【摘要】：采用針對(duì)隨機(jī)顆粒的漸變網(wǎng)格剖分和黏聚單元嵌入的方案,建立骨料-砂漿-界面的三維高效細(xì)觀有限元模型,并在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)了混凝土標(biāo)準(zhǔn)試樣的單軸拉伸和單軸壓縮數(shù)值試驗(yàn)。結(jié)果表明:該嵌入方案能夠捕捉到骨料-砂漿界面由弱連接到脫開的全過程,再現(xiàn)混凝土試樣的破壞形態(tài);通過對(duì)細(xì)觀模擬結(jié)果獲得的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的對(duì)比分析,一定程度上揭示了混凝土宏觀力學(xué)特性的內(nèi)在機(jī)理,為探究混凝土類復(fù)合材料宏觀力學(xué)特性的內(nèi)在機(jī)制提供了技術(shù)保障。
【圖文】：

第6期吳貞杰，等黏聚單元嵌入技術(shù)及其在混凝土細(xì)觀分析模型中的應(yīng)用圖1界面法向應(yīng)力與法向相對(duì)位移關(guān)系Fig．1Stress-displacementcurveofinterfaceinthenormaldirection圖2界面切向應(yīng)力與切向相對(duì)位移關(guān)系Fig．2Stress-displacementcurveofinterfaceinthetangentialdirection(a)在所有的骨料表面生成均勻的三角形面單元，然后設(shè)置稀疏漸變參數(shù)，采用四面體單元從骨料表面往球心稀疏過渡地離散骨料。(b)在混凝土試樣表面生成三角形面單元，，并和骨料表面單元形成封閉區(qū)域，然后檢查生成的三角形面單元的法線方向，保證每一個(gè)面單元均指向砂漿域。(c)設(shè)置稀疏漸變參數(shù)，采用四面體單元從砂漿內(nèi)向外表面稀疏過渡，離散整個(gè)砂漿區(qū)域。(d)刪除表面三角形單元，合并骨料邊界處的重結(jié)點(diǎn)，獲得混凝土試樣的三維細(xì)觀有限元初始網(wǎng)格，如圖3(a)所示。該初始網(wǎng)格僅僅體現(xiàn)了骨料的隨機(jī)分布特征，對(duì)于骨料與砂漿之間的界面特征，則需要在骨料和砂漿之間嵌入一層黏聚界面單元才能反映。圖3黏聚單元的生成Fig．3Thegenerationofcohesiveelement1．2．3黏聚界面單元的嵌入骨料邊界處采用無厚度的六結(jié)點(diǎn)黏聚界面單元離散，該單元上下底面結(jié)點(diǎn)按照逆時(shí)針順序編號(hào)，如圖3(b)所示。由于骨料邊界處的單元與對(duì)應(yīng)邊界處的砂漿單元共享3個(gè)結(jié)點(diǎn)，故將此3個(gè)結(jié)點(diǎn)按照逆時(shí)針方向排列，作為六結(jié)點(diǎn)黏聚單元單側(cè)的結(jié)點(diǎn);原地復(fù)制形成另一側(cè)的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，并將復(fù)制出的結(jié)點(diǎn)重新編號(hào)，形成黏聚單元結(jié)點(diǎn)信息(圖3(b))，圖3(c)即為該建模技術(shù)生成的含無厚度黏聚界面單元網(wǎng)格示意圖。其中，黏聚界面單元的嵌入是通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的，具體算法在1.3節(jié)中詳細(xì)介紹。1．3黏聚單元嵌入算法黏聚單元的生成過程，簡言之就是對(duì)混凝土骨料、砂漿四面體單元信息進(jìn)行加工;搜索兩種單元的公共結(jié)點(diǎn)，

叵?Fig．2Stress-displacementcurveofinterfaceinthetangentialdirection(a)在所有的骨料表面生成均勻的三角形面單元，然后設(shè)置稀疏漸變參數(shù)，采用四面體單元從骨料表面往球心稀疏過渡地離散骨料。(b)在混凝土試樣表面生成三角形面單元，并和骨料表面單元形成封閉區(qū)域，然后檢查生成的三角形面單元的法線方向，保證每一個(gè)面單元均指向砂漿域。(c)設(shè)置稀疏漸變參數(shù)，采用四面體單元從砂漿內(nèi)向外表面稀疏過渡，離散整個(gè)砂漿區(qū)域。(d)刪除表面三角形單元，合并骨料邊界處的重結(jié)點(diǎn)，獲得混凝土試樣的三維細(xì)觀有限元初始網(wǎng)格，如圖3(a)所示。該初始網(wǎng)格僅僅體現(xiàn)了骨料的隨機(jī)分布特征，對(duì)于骨料與砂漿之間的界面特征，則需要在骨料和砂漿之間嵌入一層黏聚界面單元才能反映。圖3黏聚單元的生成Fig．3Thegenerationofcohesiveelement1．2．3黏聚界面單元的嵌入骨料邊界處采用無厚度的六結(jié)點(diǎn)黏聚界面單元離散，該單元上下底面結(jié)點(diǎn)按照逆時(shí)針順序編號(hào)，如圖3(b)所示。由于骨料邊界處的單元與對(duì)應(yīng)邊界處的砂漿單元共享3個(gè)結(jié)點(diǎn)，故將此3個(gè)結(jié)點(diǎn)按照逆時(shí)針方向排列，作為六結(jié)點(diǎn)黏聚單元單側(cè)的結(jié)點(diǎn);原地復(fù)制形成另一側(cè)的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，并將復(fù)制出的結(jié)點(diǎn)重新編號(hào)，形成黏聚單元結(jié)點(diǎn)信息(圖3(b))，圖3(c)即為該建模技術(shù)生成的含無厚度黏聚界面單元網(wǎng)格示意圖。其中，黏聚界面單元的嵌入是通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的，具體算法在1.3節(jié)中詳細(xì)介紹。1．3黏聚單元嵌入算法黏聚單元的生成過程，簡言之就是對(duì)混凝土骨料、砂漿四面體單元信息進(jìn)行加工;搜索兩種單元的公共結(jié)點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)嵌入黏聚單元的過程。該算法主要分為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、分區(qū)搜索、結(jié)點(diǎn)定向排序和黏聚單元的生成4個(gè)部分。1．3．1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備界面單元嵌入算法需要的數(shù)據(jù)有:球體骨料的幾何信息、初始網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)、單元信息

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 岑可法,樊建人;數(shù)值試驗(yàn)(CAT)在大型電站鍋爐設(shè)計(jì)及調(diào)試中應(yīng)用的前景——(Ⅰ)基礎(chǔ)理論[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1992年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉斐驍;基于等效化方法的混凝土細(xì)觀損傷斷裂研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2017年

2 劉恒;粗骨料對(duì)混凝土中氯離子擴(kuò)散影響試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2576711