混凝土是一種用途廣泛的建筑材料,主要由骨料和砂漿兩部分組成,作為典型的非均勻性材料,混凝土的宏觀力學性能與其細觀結構有關。對混凝土在細觀層面力學性能的數(shù)值研究可以揭示許多物理實驗無法觀察到的現(xiàn)象,并解釋其失效機理。作用在混凝土結構上的荷載一般是基本保持恒定的荷載,但是在特殊情況下,也會有動態(tài)荷載作用在混凝土結構上,如地震、沖擊和爆炸等。在這些情況下,混凝土的動態(tài)性能對混凝土的破壞過程起著非常重要的作用。在動荷載作用下,混凝土的強度和變形與靜載荷下混凝土的強度和變形明顯不同。因此,對混凝土結構進行動態(tài)荷載作用下的細觀力學性能研究是很有必要的。隨著計算機技術的發(fā)展,越來越多的科研人員開始從細觀角度對混凝土力學性能進行研究。本文建立了混凝土二維和三維Voronoi隨機骨料模型,從細觀角度對混凝土試件的動態(tài)單軸壓縮和劈裂抗拉進行了有限元模擬,具體研究內(nèi)容及結論如下:（1）Voronoi圖形形狀與混凝土骨料形狀相似,都為不規(guī)則形狀,因此用Voronoi圖形來表示混凝土試件中的骨料。通過MATLAB編寫APDL程序、ANSYS生成混凝土初始模型、LS-DYNA劃分網(wǎng)格并進行有限元計算,對混凝土動態(tài)... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 混凝土細觀理論分析研究現(xiàn)狀
        1.2.1 格構模型
        1.2.2 M-H細觀力學模型
        1.2.3 隨機粒子模型
    1.3 混凝土細觀力學數(shù)值仿真研究現(xiàn)狀
    1.4 ITZ研究介紹
    1.5 混凝土動態(tài)力學性能研究進展
        1.5.1 混凝土動態(tài)性能的試驗研究
        1.5.2 混凝土動態(tài)性能的數(shù)值模擬
第二章 建立基于Voronoi方法的混凝土隨機骨料模型
    2.1 概述
    2.2 蒙特卡羅方法
    2.3 Voronoi圖形
    2.4 Matlab和ANSYS簡介
    2.5 二維Voronoi骨料模型預處理方法
    2.6 有限元模型
    2.7 生成不同粒徑的骨料
第三章 混凝土動態(tài)本構模型
    3.1 混凝土動態(tài)本構模型介紹
        3.1.1 彈性模型
        3.1.2 粘彈性模型
        3.1.3 粘彈性-塑性模型
        3.1.4 滯后模型
        3.1.5 彌散式裂縫模型
        3.1.6 損傷模型
    3.2 混凝土塑性損傷模型
    3.3 本文細觀各相材料動態(tài)本構模型及參數(shù)設置
        3.3.1 骨料
        3.3.2 砂漿(二維)本構模型
        3.3.3 砂漿(三維)本構模型
第四章 LS-DYNA及有限元理論簡介
    4.1 LS-DYNA簡介
        4.1.1 LS-DYNA材料模型
        4.1.2 LS-DYNA的應用領域
    4.2 動態(tài)接觸算法
    4.3 有限元理論介紹
        4.3.1 力學基礎
        4.3.2 數(shù)學求解
第五章 Voronoi混凝土模型動態(tài)單軸壓縮數(shù)值模擬
    5.1 概述
    5.2 數(shù)值模型
        5.2.1 幾何模型和有限元網(wǎng)格
        5.2.2 加載和邊界條件
    5.3 數(shù)值結果和分析
        5.3.1 骨料分布的影響
        5.3.2 骨料體積分數(shù)的影響
        5.3.3 破壞模式
        5.3.4 動力增強系數(shù)DIF
    5.4 混凝土三維動態(tài)抗壓數(shù)值模擬
        5.4.1 三維數(shù)值模型
        5.4.2 破裂路徑
        5.4.3 混凝土單軸壓縮強度模擬結果
    5.5 本章小結
第六章 混凝土動態(tài)劈裂數(shù)值模擬
    6.1 概述
    6.2 數(shù)值模型
        6.2.1 幾何模型和有限元網(wǎng)格
        6.2.2 加載和邊界條件
    6.3 數(shù)值結果和分析
        6.3.1 破裂路徑
        6.3.2 動力增強系數(shù)DIF
    6.4 混凝土三維動態(tài)劈裂抗拉數(shù)值模擬
        6.4.1 破裂路徑
        6.4.2 混凝土單軸抗拉強度模擬結果
    6.5 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 本文結論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]混凝土塑性損傷模型參數(shù)的研究[J]. 陳少群.  佳木斯大學學報(自然科學版). 2014(04)
[2]基于背景網(wǎng)格的混凝土細觀力學預處理方法[J]. 秦川,郭長青,張楚漢.  水利學報. 2011(08)
[3]混凝土靜態(tài)力學性能的細觀力學方法述評[J]. 杜修力,金瀏.  力學進展. 2011(04)
[4]大壩混凝土三維細觀力學數(shù)值模型研究[J]. 馬懷發(fā),陳厚群,吳建平,黎保琨.  計算力學學報. 2008(02)
[5]任意形狀混凝土骨料的數(shù)值模擬及其應用[J]. 杜成斌,孫立國.  水利學報. 2006(06)
[6]細觀結構不均勻性對混凝土動彎拉強度的影響[J]. 馬懷發(fā),陳厚群,黎保琨.  水利學報. 2005(07)
[7]大體積混凝土隨機骨料數(shù)值模擬[J]. 孫立國,杜成斌,戴春霞.  河海大學學報(自然科學版). 2005(03)
[8]混凝土試件細觀結構的數(shù)值模擬[J]. 馬懷發(fā),陳厚群,黎保琨.  水利學報. 2004(10)
[9]混凝土細觀力學研究進展及評述[J]. 馬懷發(fā),陳厚群,黎保琨.  中國水利水電科學研究院學報. 2004(02)
[10]混凝土破壞過程的數(shù)值模擬[J]. 張德海,邢紀波,朱浮聲,楊順存.  東北大學學報. 2004(02)



本文編號：3178346