本文關鍵詞：多孔生態(tài)混凝土細觀層次數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多孔生態(tài)混凝土(porous ecological concrete)作為一種環(huán)境友好型建筑材料,能夠良好地應用于海綿城市建設中的透水路面設計與生態(tài)凈化系統(tǒng),成為我國建設“海綿城市”的主要依托環(huán)保材料之一。它是一種以水泥作為膠結材料,以粗骨料作為架構材料,內部具有連續(xù)大孔隙的特殊鏤空骨架結構混凝土制品。因其具有良好的透水透氣性與生物相容性,在節(jié)能環(huán)保、生態(tài)建設等方面將發(fā)揮出巨大的社會、經(jīng)濟效益。當前,我國對于多孔生態(tài)混凝土物理力學性能方面的研究已取得一定成果,但對其特殊孔隙結構與宏觀性能之間關系的研究還未深入開展。本文基于課題組已有研究成果,利用普通混凝土細觀數(shù)值模擬研究思路與方法,通過試驗分析與三維細觀數(shù)值模型的建立,對多孔生態(tài)混凝土在荷載作用下的損傷、裂縫發(fā)展規(guī)律進行了探討。分析結果表明:壓應力通過骨料縱向傳播,上層存在孔隙的骨料區(qū)會產(chǎn)生拉應力,從而引發(fā)初始裂縫。裂縫最早發(fā)生在開口孔隙邊緣的骨料上和骨料與砂漿的粘結薄弱區(qū),然后沿著骨料的邊緣進一步擴展,并與孔隙形成貫通,直至失穩(wěn)破壞�；诿商乜_法與碰撞檢測算法,提出了二維隨機骨料接觸投放算法,為多孔生態(tài)混凝土隨機骨料數(shù)值模擬研究提供模型基礎。主要研究內容如下:(1)多孔生態(tài)混凝土的配合比與物理力學特性關系。基于基準配合比設計了試驗配合比,對多孔生態(tài)混凝土有效孔隙率、抗壓強度、抗折強度等參數(shù)進行試驗測試,分析得出最佳水灰比,外加劑最佳摻量及各參數(shù)之間的關系,研究了受壓過程中多孔混凝土的裂縫擴展與破壞形態(tài)。(2)多孔生態(tài)混凝土數(shù)字圖像處理與三維有限元模型建立分析。采用數(shù)字圖像處理技術與MATLAB程序,將多孔生態(tài)混凝土切面二維圖像轉化為三維空間數(shù)據(jù)體,利用有限元軟件建立了基于真實細觀結構的多孔混凝土三維數(shù)值模型,對多孔混凝土在荷載作用下的應力分布情況以及裂紋發(fā)展、貫通過程進行分析。(3)基于二維隨機骨料接觸投放算法的幾何模型建立�；诿商乜_法,利用MATLAB語言,通過對骨料之間最小距離求解,編寫基于旋轉、平移等基本操作的接觸算法,生成多孔生態(tài)混凝土二維圓形與凸多邊形隨機骨料幾何模型。本文通過建立基于真實圖像數(shù)據(jù)的三維模型和二維隨機骨料模型,對多孔生態(tài)混凝土宏觀破壞機理進行探索。利用數(shù)值模型可以避開試驗條件限制,開展各相材料參數(shù)對宏觀力學性能影響的研究,對多孔生態(tài)混凝土的實際工程應用有一定指導意義。
【關鍵詞】：多孔生態(tài)混凝土 細觀層次 數(shù)值模擬 裂紋擴展 隨機骨料模型
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究目的及意義11-12
• 1.3 研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 混凝土細觀數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.2 多孔生態(tài)混凝土數(shù)值模擬研究16
• 1.4 本文主要研究內容16-18
• 第二章 多孔生態(tài)混凝土物理力學性能試驗研究18-31
• 2.1 原材料與試件制備工藝18-24
• 2.1.1 原材料18-20
• 2.1.2 配合比設計20-21
• 2.1.3 制備工藝21-23
• 2.1.4 試件制作23-24
• 2.2 多孔生態(tài)混凝土的物理力學性能24-30
• 2.2.1 基本物理性能研究24-26
• 2.2.2 基本力學性能研究26-28
• 2.2.3 受壓破壞形態(tài)28-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第三章 基于真實細觀結構的三維模型建立與應用分析31-47
• 3.1 三維空間數(shù)據(jù)場可視化31
• 3.2 數(shù)字圖像處理技術31-32
• 3.3 多孔生態(tài)混凝土試件斷層圖像處理32-37
• 3.3.1 圖像獲取32-33
• 3.3.2 圖像增強33-35
• 3.3.3 圖像閾值分割35-37
• 3.4 多孔混凝土圓柱體試件三維有限元模型建立37-41
• 3.4.1 ANSYS軟件與APDL語言介紹37-38
• 3.4.2 ANSYS數(shù)據(jù)讀取與單元選擇38-39
• 3.4.3 有限元模型的建立39-41
• 3.5 有限元結果與分析41-45
• 3.5.1 破壞準則41
• 3.5.2 材料定義41-42
• 3.5.3 裂縫模型42-43
• 3.5.4 裂縫發(fā)展過程及規(guī)律分析43-45
• 3.6 本章小結45-47
• 第四章 多孔生態(tài)混凝土隨機骨料模型生成算法47-63
• 4.1 隨機骨料投放算法的現(xiàn)狀47-49
• 4.1.1 普通混凝土隨機骨料投放算法47-49
• 4.1.2 多孔混凝土隨機骨料投放算法49
• 4.2 蒙特卡羅法與隨機數(shù)49-50
• 4.2.1 蒙特卡羅法49-50
• 4.2.2 隨機數(shù)50
• 4.3 二維隨機圓形骨料模型50-54
• 4.3.1 圓形骨料的生成50-51
• 4.3.2 圓形骨料接觸與重疊判斷算法51-54
• 4.4 二維隨機多邊形骨料模型54-62
• 4.4.1 多邊形骨料的生成54-55
• 4.4.2 多邊形骨料的旋轉55-56
• 4.4.3 多邊形骨料的平移與接觸56-62
• 4.5 本章小結62-63
• 第五章 結論與展望63-65
• 5.1 本文結論63-64
• 5.2 研究展望64-65
• 參考文獻65-70
• 致謝70-71
• 碩士期間已發(fā)表或是已錄用的論文71

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本文編號：257180