本文關(guān)鍵詞：混凝土細(xì)觀特性與宏觀沖擊壓縮行為關(guān)聯(lián)方法研究

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【摘要】：本文以混凝土細(xì)觀特性與宏觀動(dòng)力學(xué)行為關(guān)聯(lián)方法為研究對(duì)象,研究了混凝土細(xì)觀力學(xué)模型生成方法,采用降階均勻化方法對(duì)混凝土動(dòng)、靜態(tài)力學(xué)響應(yīng)問題進(jìn)行雙尺度分析,并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)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(jìn)行計(jì)算。全文主要研究內(nèi)容如下：(1)混凝土多相細(xì)觀數(shù)值模型生成方法研究將混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)簡化為骨料、砂漿、界面三相,編制了隨機(jī)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(jì)算的細(xì)觀力學(xué)模型。程序考慮了骨料真實(shí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,并可反映骨料在混凝土內(nèi)隨機(jī)分布特點(diǎn)。隨后更改鋼筋與骨料投放次序,將鋼筋加入細(xì)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(duì)有限元方程進(jìn)行宏細(xì)觀雙尺度展開,并在細(xì)觀尺度構(gòu)建特征位移場變量�；诰鶆蚧碚摰陌枷�,結(jié)合混凝土細(xì)觀胞元模型和有限元軟件ABAQUS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),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(xué)特性研究首先對(duì)混凝土細(xì)觀力學(xué)模型進(jìn)行單軸壓縮數(shù)值模擬,驗(yàn)證模型的有效性。采用降階均勻化方法,對(duì)不同強(qiáng)度混凝土進(jìn)行單軸靜態(tài)壓縮雙尺度計(jì)算,建立考慮混凝土細(xì)觀特性的宏觀力學(xué)行為雙尺度計(jì)算方法。計(jì)算結(jié)果與已有試驗(yàn)結(jié)果和細(xì)觀力學(xué)模擬結(jié)果吻合較好。(4)基于降階均勻化方法的混凝土雙尺度動(dòng)態(tài)力學(xué)行為研究采用降階均勻化方法,擴(kuò)展細(xì)觀相損傷應(yīng)變種類,編制混凝土動(dòng)態(tài)雙尺度計(jì)算程序。首先對(duì)不同應(yīng)變率下混凝土SHPB沖擊壓縮過程進(jìn)行模擬計(jì)算,與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證模型和算法的正確性。隨后預(yù)測不同強(qiáng)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(guān)鍵詞】：計(jì)算力學(xué) 混凝土 細(xì)觀力學(xué)模型 多尺度分析方法 均勻化理論 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(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3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-15
• 1.2.1 混凝土力學(xué)問題的研究尺度9-10
• 1.2.2 混凝土細(xì)觀力學(xué)模型研究進(jìn)展10-14
• 1.2.3 多尺度均勻化理論研究進(jìn)展14-15
• 1.3 本文研究目的、內(nèi)容及主要思路15-17
• 2 混凝土多相細(xì)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(jī)數(shù)生成方法17-18
• 2.2.2 空間隨機(jī)凸多面體生成方法18-21
• 2.3 骨料隨機(jī)投放算法21-24
• 2.3.1 骨料的級(jí)配21-22
• 2.3.2 骨料投放算法22-24
• 2.4 混凝土三維細(xì)觀數(shù)值仿真模型24-27
• 2.4.1 混凝土細(xì)觀數(shù)值仿真模型25-26
• 2.4.2 鋼筋混凝土細(xì)觀數(shù)值仿真模型26-27
• 2.5 本章小結(jié)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(dòng)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(shí)現(xiàn)36-39
• 3.4 本章小結(jié)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(xì)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(jié)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(xué)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(yàn)驗(yàn)證52-54
• 4.3.3 不同強(qiáng)度混凝土模擬驗(yàn)證54-55
• 4.4 本章小結(jié)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(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)及算法57-66
• 5.2.1 HJC本構(gòu)模型57-59
• 5.2.2 雙尺度本構(gòu)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(yàn)參數(shù)66-67
• 5.3.2 有限元模型的建立67-68
• 5.3.3 結(jié)果討論與分析68-71
• 5.3.4 不同強(qiáng)度混凝土雙尺度計(jì)算71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 6 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 研究工作總結(jié)73-74
• 6.2 有待進(jìn)一步研究的問題74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-84
• 附錄84

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