在實際工程結(jié)構中,混凝土通常處于多軸拉伸或壓縮復合應力狀態(tài)下,充分研究這種多軸復合應力狀態(tài)下混凝土材料的力學性能對確保工程結(jié)構的安全耐久至關重要。目前,國內(nèi)外對標準尺寸混凝土試件的三軸受壓性能已進行了大量的試驗研究,而對混凝土三軸受壓性能尺寸效應的研究較少。另外,受三軸試驗裝置加載能力的限制,在進行三軸受壓性能及尺寸效應的試驗研究時通常只能使用較小尺寸的試件。使用數(shù)值模擬的方法,不受試驗條件的限制,能夠在更大尺寸范圍內(nèi)對混凝土在三向壓應力作用下的力學性能及尺寸效應開展研究。本文采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了混凝土在三向壓應力作用下的力學性能及尺寸效應,主要內(nèi)容如下:（1）對84個立方體試件進行了三軸受壓試驗,試件包含三種尺寸分別為100mm、150mm和200mm,試件所受應力比分別為0.00:0.00:1、0.05:0.05:1、0.10:0.10:1、0.15:0.15:1和0.20:0.20:1。試驗結(jié)果表明:在各應力比下,試件的三軸抗壓強度、三軸受壓峰值應變和三軸受壓極限應變均存在尺寸效應現(xiàn)象,在應力比為0.05:0.05:1時,尺寸200mm試件的三軸抗壓... 

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

骨料破壞

混凝土三軸受壓性能尺寸效應的試驗研究及細觀數(shù)值模擬91.4混凝土細觀數(shù)值模擬研究綜述1.4.1混凝土材料研究的層次觀點依據(jù)研究的尺寸和所采用的方法的不同，Wittmann[84]將混凝土材料分為以下三個層次：宏觀、細觀和微觀層次。宏觀層次又稱工程結(jié)構層次（圖1.4(a)）,該層次雖然無法揭示混凝土結(jié)構的內(nèi)在特性與其宏觀性能之間的聯(lián)系，但能得到工程設計所需要的一種平均效應。細觀層次又稱組構層次（圖1.4(b)），在該層次下混凝土材料往往被視為一種由骨料、水泥砂漿基體及二者之間的粘結(jié)界面層構成的三相復合材料。微觀層次（圖1.4(c)）認為在混凝土材料中的水泥砂漿基質(zhì)中存在的微裂縫（微米量級）是非均勻的。在材料理論得到大發(fā)展的今天，對混凝土材料性能的探究開始在納觀層次（圖1.4(d)）上進行。該層次主要探究水泥水化的化學反應以及產(chǎn)物的分子結(jié)構。(a)宏觀尺度(b)細觀尺度(c)微觀尺度(d)納觀尺度圖1.4不同層次示意圖混凝土材料在不同研究層次下適用的理論如下表1.2。表1.2研究層次及適用理論[77]研究對象材料構件中的缺陷構件大型工程結(jié)構研究尺度納觀層次Nano-level9(10m)微觀層次Micro-level6(10m)細觀層次Meco-level3(10m)宏觀層次Macro-level0(10m)結(jié)構層次Structure-level3(10m)基礎理論納米力學微觀力學細觀損傷力學材料、彈塑性力學損傷、斷裂理論結(jié)構力學1.4.2細觀數(shù)值模擬方法的提出過去對混凝土材料性能的研究往往是從宏觀層次或結(jié)構層次進行，這些研究具有很大的局限性，無法找到混凝土材料組分與其宏觀性能間的聯(lián)系。而混凝土材料又是一種典型的多相復合材料，其宏觀力學特性取決于骨料、砂漿等各相材料力學性能參數(shù)，也就是說混凝土材料的宏觀物理性質(zhì)?

碩士學位論文10力學指標是目前行之有效的研究方法。細觀數(shù)值模擬方法運用有限元理論、細觀損傷力學和材料科學，從細觀層次考慮混凝土材料的多相性和非均勻性。通過使用有限元分析軟件來詳細模擬混凝土試件中各相材料以及界面條件和邊界條件，求解荷載作用下的細觀數(shù)值模型，從而得到所需的計算結(jié)果。細觀數(shù)值模擬方法能夠突破加載條件、試驗機剛度和試件尺寸等的限制，將隨機理論與計算力學相結(jié)合，利用混凝土小試件的物理試驗結(jié)果標定及驗證數(shù)值試件，從而達到在更大尺寸范圍內(nèi)探究尺寸效應的目的。1.4.3細觀數(shù)值模型Roclfstra最早提出了“數(shù)值混凝土（NumericalConcrete）”的概念。在1981年Zaitsev進一步提出了“細觀層面”的概念，而后細觀數(shù)值分析的方法逐步被建立起來。三十多年來各國學者為了研究混凝土的性能提出了大量的細觀數(shù)值模型，如：格構模型[85~87]（圖1.5(a)）、細觀單元等效化模型[88~90]（圖1.5(b)）、隨機粒子模型[91]（圖1.5(c)）、M-H模型[92]（圖1.5(d)）、隨機力學特性模型[93,94]（圖1.5(e)）以及隨機骨料模型[95~97]（圖1.5(f)）等。下面主要對隨機骨料模型進行分析說明。(a)三維格構模型[97](b)細觀單元等效化模型[88~90](c)隨機粒子模型[91](d)M-H模型[97](e)隨機力學特性模型[92](f)隨機骨料模型[97]圖1.5混凝土材料的細觀數(shù)值模型1.4.3.1隨機骨料模型混凝土材料細觀數(shù)值模擬的關鍵是完成材料中粗骨料形狀、級配和分布的模擬。隨機骨料模型將混凝土材料視為由粗骨料、硬化水泥砂漿基體及二者之間的粘結(jié)界面層構

【參考文獻】：
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[1]全級配混凝土強度特性尺寸效應的統(tǒng)計分析及細觀數(shù)值模擬方法研究[D]. 徐小雪.武漢大學 2018
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本文編號：3457218