基于三维细观模型混凝土应变率效应研究

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1、硕士学位论文基于三维细观模型混凝土应变率效应研究RESEARCHONSTRAINRATEOFCONCRETEBASEDON3-DMESO-SCALEMODEL匡广平哈尔滨工业大学2017年12月）国内图书分类号：TU5280.1学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文基于三维细观模型混凝土应变率效应研究硕士研究生：匡广平导师：刘铁军教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU528.01U.D.C:624Adissert

2、ationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringRESEARCHONSTRAINRATEOFCONCRETEBASEDON3-DMESO-SCALEMODELCandidate：KuangGuangpingSupervisor：Prof.LiuTiejunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngin

3、eeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要现有研究表明，混凝土在不同的加载速率下强度增长机制不同，具有较强的应变率敏感性。在工程实际的设计和指导时，混凝土被假设为各向同性，但从细观角度看，混凝土可视作为骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料。混凝土细观模型的真实骨料分布和形状的建立，单轴压缩试验和数值模拟是一种强大和深

4、入了解混凝土动态破坏行为和动态力学特性的方法。借助CT扫描技术获取混凝土材料内部结构切片图像，使用Matlab图像处理技术对CT扫描图像进行一系列图像处理，如图像去噪、图像增强等，可还原骨料的真实形状和分布。经处理后的CT图像导入医学软件Mimics，建立体网格、赋予材料属性，三维重建混凝土试件。借助Abaqus有限元平台，对比随机球形骨料模型和CT扫描细观模型的数值模拟结果，验证基于CT扫描细观模型的网格收敛性和适用性。对混凝土试块进行动态单轴抗压试验，利用引伸计和外接力传感器获取应力应变曲线。在310-5/s~10-2/s应变率范围内研究混凝土应变率

5、效应对于混凝土抗压强度、弹性模量等力学性能的影响，并获得不同加载速率下的应力应变曲线，对比分析影响试验结果的因素。使砂浆与混凝土配合比一致，同样的外接传感器获取不同应变率下砂浆应力应变曲线及强度增强趋势。进行混凝土劈裂试验，对比分析动态劈裂抗拉强度和破坏形式。基于Abaqus有限元平台，选取塑性损伤模型，使用混凝土细观数值模型对不同加载速率下试件的抗压、抗拉试验进行数值仿真。借助二维细观模型探讨ITZ对混凝土抗拉、抗压力学性能的影响程度，结果表明，界面过渡区对抗拉力学性能的影响更加显著，然而随着应变率增加，界面过渡区对压缩强度的影响更甚。三维细观数值模型可

6、较好地模拟混凝土动态抗压试验和动态劈裂破坏行为，研究孔隙和骨料弹性模量等因素对于混凝土应变率效应的影响。关键词：应变率效应；CT扫描；细观数值模型-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTheexperimentalresultsshowthatconcreteisatypicalratesensitivematerial,andthegrowthmechanismofconcretestrengthisdifferentunderdifferentloadingrates.Inengineeringdesignandguidance,itis

7、oftenassumedthatconcreteisanisotropicmaterial.Butfromamesoscopicpointofview,concretecanbeconsideredasacompositematerialofaggregate,mortarandinterfacetransitionzone.Theestablishmentofrealaggregatedistributionandshapeofmesoscopicconcretemodel,thesimulationofconcreteunderdifferentloa

8、dingrateunderuniaxialcompressiona