在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中,混凝土通常處于多軸拉伸或壓縮復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下,充分研究這種多軸復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土材料的力學(xué)性能對(duì)確保工程結(jié)構(gòu)的安全耐久至關(guān)重要。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸混凝土試件的三軸受壓性能已進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,而對(duì)混凝土三軸受壓性能尺寸效應(yīng)的研究較少。另外,受三軸試驗(yàn)裝置加載能力的限制,在進(jìn)行三軸受壓性能及尺寸效應(yīng)的試驗(yàn)研究時(shí)通常只能使用較小尺寸的試件。使用數(shù)值模擬的方法,不受試驗(yàn)條件的限制,能夠在更大尺寸范圍內(nèi)對(duì)混凝土在三向壓應(yīng)力作用下的力學(xué)性能及尺寸效應(yīng)開(kāi)展研究。本文采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了混凝土在三向壓應(yīng)力作用下的力學(xué)性能及尺寸效應(yīng),主要內(nèi)容如下:（1）對(duì)84個(gè)立方體試件進(jìn)行了三軸受壓試驗(yàn),試件包含三種尺寸分別為100mm、150mm和200mm,試件所受應(yīng)力比分別為0.00:0.00:1、0.05:0.05:1、0.10:0.10:1、0.15:0.15:1和0.20:0.20:1。試驗(yàn)結(jié)果表明:在各應(yīng)力比下,試件的三軸抗壓強(qiáng)度、三軸受壓峰值應(yīng)變和三軸受壓極限應(yīng)變均存在尺寸效應(yīng)現(xiàn)象,在應(yīng)力比為0.05:0.05:1時(shí),尺寸200mm試件的三軸抗壓... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

骨料破壞

混凝土三軸受壓性能尺寸效應(yīng)的試驗(yàn)研究及細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬91.4混凝土細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬研究綜述1.4.1混凝土材料研究的層次觀(guān)點(diǎn)依據(jù)研究的尺寸和所采用的方法的不同，Wittmann[84]將混凝土材料分為以下三個(gè)層次：宏觀(guān)、細(xì)觀(guān)和微觀(guān)層次。宏觀(guān)層次又稱(chēng)工程結(jié)構(gòu)層次（圖1.4(a)）,該層次雖然無(wú)法揭示混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特性與其宏觀(guān)性能之間的聯(lián)系，但能得到工程設(shè)計(jì)所需要的一種平均效應(yīng)。細(xì)觀(guān)層次又稱(chēng)組構(gòu)層次（圖1.4(b)），在該層次下混凝土材料往往被視為一種由骨料、水泥砂漿基體及二者之間的粘結(jié)界面層構(gòu)成的三相復(fù)合材料。微觀(guān)層次（圖1.4(c)）認(rèn)為在混凝土材料中的水泥砂漿基質(zhì)中存在的微裂縫（微米量級(jí)）是非均勻的。在材料理論得到大發(fā)展的今天，對(duì)混凝土材料性能的探究開(kāi)始在納觀(guān)層次（圖1.4(d)）上進(jìn)行。該層次主要探究水泥水化的化學(xué)反應(yīng)以及產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)。(a)宏觀(guān)尺度(b)細(xì)觀(guān)尺度(c)微觀(guān)尺度(d)納觀(guān)尺度圖1.4不同層次示意圖混凝土材料在不同研究層次下適用的理論如下表1.2。表1.2研究層次及適用理論[77]研究對(duì)象材料構(gòu)件中的缺陷構(gòu)件大型工程結(jié)構(gòu)研究尺度納觀(guān)層次Nano-level9(10m)微觀(guān)層次Micro-level6(10m)細(xì)觀(guān)層次Meco-level3(10m)宏觀(guān)層次Macro-level0(10m)結(jié)構(gòu)層次Structure-level3(10m)基礎(chǔ)理論納米力學(xué)微觀(guān)力學(xué)細(xì)觀(guān)損傷力學(xué)材料、彈塑性力學(xué)損傷、斷裂理論結(jié)構(gòu)力學(xué)1.4.2細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬方法的提出過(guò)去對(duì)混凝土材料性能的研究往往是從宏觀(guān)層次或結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行，這些研究具有很大的局限性，無(wú)法找到混凝土材料組分與其宏觀(guān)性能間的聯(lián)系。而混凝土材料又是一種典型的多相復(fù)合材料，其宏觀(guān)力學(xué)特性取決于骨料、砂漿等各相材料力學(xué)性能參數(shù)，也就是說(shuō)混凝土材料的宏觀(guān)物理性質(zhì)?

碩士學(xué)位論文10力學(xué)指標(biāo)是目前行之有效的研究方法。細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬方法運(yùn)用有限元理論、細(xì)觀(guān)損傷力學(xué)和材料科學(xué)，從細(xì)觀(guān)層次考慮混凝土材料的多相性和非均勻性。通過(guò)使用有限元分析軟件來(lái)詳細(xì)模擬混凝土試件中各相材料以及界面條件和邊界條件，求解荷載作用下的細(xì)觀(guān)數(shù)值模型，從而得到所需的計(jì)算結(jié)果。細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬方法能夠突破加載條件、試驗(yàn)機(jī)剛度和試件尺寸等的限制，將隨機(jī)理論與計(jì)算力學(xué)相結(jié)合，利用混凝土小試件的物理試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)定及驗(yàn)證數(shù)值試件，從而達(dá)到在更大尺寸范圍內(nèi)探究尺寸效應(yīng)的目的。1.4.3細(xì)觀(guān)數(shù)值模型Roclfstra最早提出了“數(shù)值混凝土（NumericalConcrete）”的概念。在1981年Zaitsev進(jìn)一步提出了“細(xì)觀(guān)層面”的概念，而后細(xì)觀(guān)數(shù)值分析的方法逐步被建立起來(lái)。三十多年來(lái)各國(guó)學(xué)者為了研究混凝土的性能提出了大量的細(xì)觀(guān)數(shù)值模型，如：格構(gòu)模型[85~87]（圖1.5(a)）、細(xì)觀(guān)單元等效化模型[88~90]（圖1.5(b)）、隨機(jī)粒子模型[91]（圖1.5(c)）、M-H模型[92]（圖1.5(d)）、隨機(jī)力學(xué)特性模型[93,94]（圖1.5(e)）以及隨機(jī)骨料模型[95~97]（圖1.5(f)）等。下面主要對(duì)隨機(jī)骨料模型進(jìn)行分析說(shuō)明。(a)三維格構(gòu)模型[97](b)細(xì)觀(guān)單元等效化模型[88~90](c)隨機(jī)粒子模型[91](d)M-H模型[97](e)隨機(jī)力學(xué)特性模型[92](f)隨機(jī)骨料模型[97]圖1.5混凝土材料的細(xì)觀(guān)數(shù)值模型1.4.3.1隨機(jī)骨料模型混凝土材料細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬的關(guān)鍵是完成材料中粗骨料形狀、級(jí)配和分布的模擬。隨機(jī)骨料模型將混凝土材料視為由粗骨料、硬化水泥砂漿基體及二者之間的粘結(jié)界面層構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
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