【摘要】：混凝土作為一種非均質、多相復合材料被廣泛應用于工程實際,混凝土研究的傳統(tǒng)方法主要以宏觀唯象試驗為主,但宏觀物理試驗需要花費大量的人力、物力、財力,且試驗結果往往受到許多環(huán)境因素的影響,有些情況下甚至難以進行。隨著計算機技術的高速發(fā)展,混凝土損傷與斷裂過程的研究已經從宏觀尺度轉向細觀尺度,運用數值模擬方法探究混凝土的宏觀層次力學問題已成為一種發(fā)展趨勢。本文立足于細觀層次,將混凝土視為由骨料、砂漿與界面層組成的三相復合非均質材料,將幾何與統(tǒng)計理論相結合,基于蒙特卡羅方法建立混凝土隨機骨料模型,以MATLAB軟件為基礎編寫了圓形、橢圓形和多邊形三種不同形狀的二維隨機骨料模型程序,提出以“面積占有率”來控制模型中骨料的投放,分別生成骨料含量為40%、50%和60%的模型,結合AUTOCAD軟件提取骨料邊界�？紤]到界面層作為混凝土三相材料中最薄弱的環(huán)節(jié),為研究界面特性對混凝土的力學性能影響,分別建立不同形狀、不同界面層厚度、不同骨料含量的骨料模型,以ANSYS為計算平臺,對建立的模型進行單軸壓縮數值試驗,經分析計算后得到:骨料含量對混凝土的抗壓強度會有重要影響;在同一骨料含量下,多邊形骨料的抗壓強度最高,比圓形和橢圓骨料高出18.4%和8.0%左右;在同一骨料含量條件下,當界面層厚度增大時,混凝土的抗壓強度有一定程度的降低;混凝土破壞形態(tài)數值試驗驗證了混凝土的破壞是從界面層開始,裂縫不斷延伸擴展直至最終形成宏觀裂縫。
[Abstract]:As a kind of heterogeneous and multiphase composite material, concrete is widely used in engineering practice. The traditional method of concrete research is mainly macro phenomenological test, but macro physical test needs a lot of manpower, material and financial resources. The test results are often affected by many environmental factors, and in some cases it is even difficult to carry out. With the rapid development of computer technology, the study of damage and fracture process of concrete has changed from macroscopic scale to mesoscale scale. It has become a developing trend to use numerical simulation method to explore the macroscopic mechanics of concrete. Based on the mesoscopic level, the concrete is regarded as a three-phase composite heterogeneous material composed of aggregate, mortar and interfacial layer. Based on Monte Carlo method, the random aggregate model of concrete is established by combining geometry with statistical theory. Based on MATLAB software, a two-dimensional random aggregate model program with circular, elliptic and polygonal shapes is developed. It is proposed that "area occupancy" is used to control the aggregate delivery in the model, and a model with 40% aggregate content and 60% aggregate content is generated, respectively. Aggregate boundary is extracted with AUTOCAD software. Considering that the interfacial layer is the weakest link in the three-phase concrete material, in order to study the influence of interfacial characteristics on the mechanical properties of concrete, the aggregate models with different shapes, different interfacial layer thickness and different aggregate content are established, respectively. On the basis of ANSYS, the uniaxial compression test of the established model is carried out. The results show that the aggregate content has an important effect on the compressive strength of concrete, and the polygonal aggregate has the highest compressive strength under the same aggregate content. Under the same aggregate content, the compressive strength of concrete decreases to a certain extent when the thickness of interfacial layer increases. The numerical test of concrete failure pattern verifies that the failure of concrete starts from the interface layer and the cracks extend and eventually form macroscopic cracks.
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU528

【參考文獻】

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本文編號：2204409