混凝土三维细观数值模拟与ct试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2015年第11期(总第313期)混凝土理论研究Number11in2015(TotalNo．313)ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi：10．3969~．issn．1002·3550．2015．11．003混凝土三维细观数值模拟与CT试验研究毛灵涛，刘永亮，薛茹(1．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083；2．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083；3．郑州航空工业管理学院，河南郑州450015)摘要：为了研究混凝土材料的细观结构破坏机理，将其视为由骨料、界面、水泥浆和孔隙

2、组成的复合材料。利用微焦点工业CT对试件进行扫描，获得高精度CT图像。通过图像处理与分割，应用Mimics软件建立三维数值模型，采用有限元软件ANSYS进行数值模拟并与试件单轴压缩CT原位扫描试验进行对比。结果表明：试件内部界面是其薄弱部位，裂纹首先在界面处产生，沿界面扩展到水泥浆，同时裂纹也会穿过部分骨料，最终贯通形成破裂面。通过对比发现数值模拟高应变区的萌生、扩展、联通与试件单轴压缩CT试验的破坏过程以及最终的破裂面形状都具有一致性，表明该建模方法是可行性。该模型能够充分反映试件内部真实结构特征，为数值方法研究混凝土材料细观特性提供了建模手段。关键词：混凝土；数值模拟；细观

3、结构；工业CT中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2015)11—0007—05Threedimensionmeso—scalenumericalsimulationandcomputertomographyexperimentonconcreteMAOLingtao，LIUYongliang，XUERu(1．StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China2．SchoolofMecha

4、nicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；3．ZhengzhouInstituteofAeronauticalIndustryManagement，Zhengzhou450015，China)Abstract：Inordertostudythemeso—scalefailuremechanism，theconcreteisconsideredasacompositematerialconsistingofaggre—gate，interface，liquidc

5、ementandpore．Byusingmicrofocusindustrialcomputertomography，thespecimenwasscannedandtheCTim—agesinhighresolutionwereobtained．AfterCTimageprocessingandsegment，thethreedimensionalnumericalmodelforANSYSwasbuiltwiththeaidofMimicssoftware．Bycomparingtheresultsofthenumericalsimulafionwimmatofuniaxi

6、alcompressionexperimentbyusingCTSCaninsitu，itisshownthattheinterfaceistheweakestpartandthecracksaregeneratedfromtheinterfaceatfirst．Alongtheinterface，thecracksextendtotheliquidcement，meanwhilethecrackspassthroughsomeaggregatescoalesce，andthenformthefailuresurface．ItCanbefoundthattheinitiatio

7、nanddevelopmentofthehighstrainareasinthesamplenumericalmodelareconsistenttothedestructionofthespecimenunderuniaxialcompression，whichindicatesthatthemethodproposedtobuildmodelisfeasible．Therealstructurecharacteristicsofthesamplecanbereflectedinthism