三維混凝土骨料模型是一種含不同形狀骨料且隨機(jī)分布的復(fù)雜弱不連續(xù)問題,為確保各骨料界面附近能獲得精度較高的數(shù)值計算結(jié)果,使用普通的全域網(wǎng)格加密方法將會導(dǎo)致計算機(jī)物理內(nèi)存的劇烈增長。而現(xiàn)有文獻(xiàn)大多是針對混凝土骨料顆粒投放算法的研究,然后對所生成的骨料模型用普通的有限元方法進(jìn)行力學(xué)仿真實驗,相關(guān)的有限元求解算法及效率分析方面的研究不多。本文,針對三維混凝土骨料模型問題,對其p型自適應(yīng)有限元及其快速求解算法展開研究,以提高其有限元分析的整體效率,主要工作和結(jié)論如下。1.基于Fortran和ANSYS軟件,提出了一種快速建立三維隨機(jī)骨料混凝土模型的混合實現(xiàn)方法,并在此基礎(chǔ)上生成三維橢球形骨料（卵石）模型、凸多面體骨料（碎石）模型以及混合骨料模型。算例結(jié)果表明,這種新方法可以快速生成三級配球形顆粒混凝土模型所需的骨料數(shù)據(jù),相應(yīng)的骨料投放含量能達(dá)到65%左右。該混合方法可將骨料顆粒和界面層分離開來,在有限元網(wǎng)格剖分時避免了復(fù)雜的單元屬性判別。通過對橢球形骨料模型和凸多面體骨料模型的有限元數(shù)值模擬,進(jìn)一步驗證了該混合方法的有效性。2.針對三維混凝土骨料模型問題設(shè)計了相應(yīng)的p型自適應(yīng)有限元方法,重點討論... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碎石骨料模型（左）和卵石骨料模型（右）網(wǎng)格剖分結(jié)果

對所生成的混凝土模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分和材料性能的分配幾乎都是利用較為復(fù)雜的自編程序完成，如文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[8]中對二維和三維混凝土模型的單元屬性判別算法（如圖2.1所示）；然后再將結(jié)果導(dǎo)入ABAQUS等有限元軟件進(jìn)行仿真試驗，對研究人員的編程水平和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)要求較高，難以進(jìn)行推廣。圖 2.1 二維（左）和三維（右）混凝土骨料模型單元屬性判別示意圖因此，本文利用Fortran編程語言在科學(xué)和工程計算方面的高效性，并結(jié)合大型通用有限元分析軟件ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)提出了一種快速生成含高體分比球形骨料混凝土模型的混合實現(xiàn)方法，其幾何模型的建立、網(wǎng)格的剖分、單元屬性的賦予以及后續(xù)的有限元模擬均在ANSYS中進(jìn)行，避免了混凝土模型在軟件之間相互轉(zhuǎn)換，為混凝土數(shù)值模擬試驗提供了方便。對于三維混凝土模型而言，在骨料顆粒個數(shù)較多、體分比較高的情況下

成其它級配的骨料顆粒，否則返回繼續(xù)生成本級配下一個骨料半徑。待全部生成完畢后，為了提高投放效率，使用“冒泡法”將骨料半徑從大到小依次排列，相應(yīng)的流程圖如圖2.2所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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