【摘要】：混凝土材料是一種典型的非均質(zhì)復合材料,其物理力學性質(zhì)主要取決于兩種主要組成材料,即粗骨料和水泥砂漿的性質(zhì)、配比及兩者之間的粘結(jié)作用。細觀尺度上的結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)形式和各相材料性能決定了混凝土材料失效破壞的宏觀表現(xiàn),確立細觀結(jié)構(gòu)與混凝土宏觀行為的關(guān)系對新型混凝土材料的研發(fā)和混凝土結(jié)構(gòu)的設計與評估具有重要意義。本文研究了混凝土隨機骨料模型,利用Python編程語言及ABAQUS商用計算軟件實現(xiàn)了混凝土細觀模型的自動生成,為進行混凝土的數(shù)值模擬提供了基礎。主要的研究工作概括如下:編制了圓形骨料的隨機生成及投放程序,生成了圓形骨料平面多相細觀模型。參考圓形骨料隨機投放算法,完成橢圓形骨料的隨機分布�；跈E圓方程的仿射變換矩陣,得到了任意橢圓的二次型方程,精確地判斷了橢圓與橢圓,以及橢圓與直線的相離情況。相比于其他判定方法,本文生成的橢圓形骨料更加密實。通過變動極角和極坐標得到了任意形狀的多邊形骨料,過程中利用凸性判定算法嚴格限定骨料的凹凸性。其次,從效率這個角度對骨料的投放算法進行了優(yōu)化。最后選用以骨料面積為標度的骨料侵入準則對生成的骨料進行隨機延拓,成功得到二維混凝土凸多邊形骨料模型。完成了界面過渡區(qū)(ITZ)的網(wǎng)格劃分,通過設置網(wǎng)格過渡區(qū),優(yōu)化了網(wǎng)格分布,極大的提高了計算效率。運用Python語言編制ABAQUS二次開發(fā)程序,分別建立了單軸拉伸混凝土多相細觀模型及三點彎曲梁數(shù)值模型,研究了三點彎曲梁開裂裂紋的發(fā)展過程,并通過改變混凝土骨料形狀、界面過渡區(qū)強度等特性,研究細觀結(jié)構(gòu)對混凝土宏觀力學性能的影響。計算結(jié)果表明混凝土宏觀力學性能與界面過渡區(qū)強度成正比。通過比較多邊形骨料混凝土與橢圓形骨料混凝土的單軸拉伸數(shù)值計算結(jié)果,得出骨料形狀對宏觀力學性能有直接影響。上述研究結(jié)果表明多相非一致性混凝土細觀模型能很好的模擬混凝土失效破壞行為。以上考慮細觀結(jié)構(gòu)特征的混凝土失效破壞過程的數(shù)值模擬技術(shù),為揭示混凝土失效破壞的深層機理奠定了基礎。
【圖文】：

９￣５１ｐｍ之間。通過不同試驗測試和數(shù)值模擬等分析，大部分結(jié)論認為ＩＴＺ厚度主要集逡逑中在２０？５０ｐｍ之間。文獻［５９Ｈ人為由于空隙率的提高，，界面過渡區(qū)的強度是水泥砂漿的逡逑６０％？７０％。根據(jù)以上研究，本文建立界面過渡區(qū)厚度％與粒徑ｑ的線性關(guān)系，如圖４．２所逡逑示。骨料粒徑下限、粒徑上限分別對應２0ｔｍｉ與的界面過渡區(qū)厚度，其他的骨料粒逡逑徑對應的過渡區(qū)厚度在兩者之間采用線性插值獲得。逡逑０．０５０－邐ｙ逡逑０．０４５－逡逑？邐ｚ逡逑趾逡逑］ｘ！邐０．０３５邋－逡逑Ｉ逡逑０．０３０邋￣逡逑晚邐ｚ逡逑０．０２５邋－逡逑０．０２０邋－邋，逡逑粒校下限邐粒徑丨．Ｗ逡逑骨料粒徑（ｍｍ）逡逑圖４．２界面過渡區(qū)厚度與骨料粒徑關(guān)系逡逑４６逡逑

圖４．邋１界面過渡區(qū)的生成逡逑『５６］通過納米刻痕試驗表明不同骨料的界面過渡區(qū)力學性質(zhì)不同，厚度也骨料的粒徑有關(guān)。Ｚｈｅｎｇ等ｔ５７，邋５８］利用體視學的方法，對Ｆｕｌｌｅｒ分布和Ｒｏｓ布進行界面過渡區(qū)的推導，認為混凝土的界面過渡區(qū)厚度在２０？５６ｐｍ。通過不同試驗測試和數(shù)值模擬等分析，大部分結(jié)論認為ＩＴＺ厚度主０ｐｍ之間。文獻［５９Ｈ人為由于空隙率的提高，界面過渡區(qū)的強度是水泥砂根據(jù)以上研究，本文建立界面過渡區(qū)厚度％與粒徑ｑ的線性關(guān)系，如圖４．２徑下限、粒徑上限分別對應２0ｔｍｉ與的界面過渡區(qū)厚度，其他的骨渡區(qū)厚度在兩者之間采用線性插值獲得。逡逑
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU528

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 尚建麗;邢琳琳;;鋼渣粗骨料混凝土界面過渡區(qū)的研究[J];建筑材料學報;2013年02期

2 杜修力;金瀏;;考慮過渡區(qū)界面影響的混凝土宏觀力學性質(zhì)研究[J];工程力學;2012年12期

3 ;A mesoscale model based on Monte-Carlo method for concrete fracture behavior study[J];Science China(Technological Sciences);2012年12期

4 宋來忠;姜袁;彭剛;;混凝土隨機參數(shù)化骨料模型及加載的數(shù)值模擬[J];水利學報;2010年10期

5 許文祥;陳惠蘇;;A 2D Elliptical Model of Random Packing for Aggregates in Concrete[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2010年04期

6 付兵;李建波;林皋;陳健云;;基于真實骨料形狀庫的混凝土細觀數(shù)值模型[J];建筑科學與工程學報;2010年02期

7 王素裹;韓小雷;季靜;;ABAQUS顯式分析方法在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應用[J];科學技術(shù)與工程;2009年16期

8 白衛(wèi)峰;陳健云;范書立;;飽和混凝土單軸拉伸動態(tài)統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型[J];防災減災工程學報;2009年01期

9 陳力;方秦;還毅;張亞棟;;對ABAQUS中混凝土彌散開裂模型的靜力特性分析[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2007年05期

10 陳露一;鄭志河;邵慧權(quán);范鵬云;;混凝土界面過渡區(qū)不均勻特性研究[J];武漢理工大學學報;2007年09期

相關(guān)會議論文 前1條

1 陳力;方秦;還毅;;ABAQUS混凝土脆性開裂模型預測強動載作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的能力[A];第三屆全國防震減災工程學術(shù)研討會論文集[C];2007年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 舒暢;混凝土界面過渡區(qū)和凍融耐久性納米劃痕表征研究[D];上海交通大學;2015年

本文編號：2576449