混凝土架构模型的数值模拟研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要混凝土作为一种多组分、多层次、不均质复合材料，具有非线性和各向异性的性质，一直沿用的宏观理论很难反映混凝土的这些材料特性。混凝土细观力学方法将混凝土视为由粗骨料、硬化水泥砂浆以及两者之间的界面组成的三相非均质复合材料，利用适当的混凝土细观结构模型，结合有效的计算方法，模拟混凝土试件的变形、破坏全过程，能够直观的反映出试件的破坏机理。因此，基于随机骨料模型的混凝土细观结构数值模拟研究，正成为当今混凝土材料领域研究的热点问题之一。本文首先介绍了混凝土细观力学数值模拟研究的基本模型和国内外研究现状，然后在前人的基础

2、上建立二维、三维情况下混凝土的随机骨料模型，最后用本文建立的模型，进行了粗骨料对混凝土力学行为影响的二维计算机仿真分析。为此，本文分为五章：第一章主要是对以往的混凝土细观力学模型进行全面的、综合的研究分析，指出目前存在的问题，提出本文的研究的方向。第二章主要是在前人的基础上，进行混凝土随机骨料模型的二维建模。目前对于二维的研究较多，本文对传统方法进行总结分析，并进行继承和改进，编制了成熟、高效的计算机自动生成程序。第三章专门讲述了目前三维随机骨料模型的建模方法和存在的问题，提出了一种新的骨料高效生长方式和快速判断骨料相交的方法，并且编制

3、了相关程序，程序耗时较小，保证了程序的高效性和有效性。第四章主要对第二章和第三章建立的模型进行有限元剖分工作，建立了一套成熟的二维、三维混凝土随机骨料模型的网格剖分方法。第五章在第二章建立的二维模型的基础上，进行了粗骨料对混凝土力学行为影响的计算机仿真分析，得到了一些有意义的结论。关键词：混凝土；细观结构；随机骨料模型；网格剖分；数值模拟混凝土架构模型的数值模拟研究ResearchonConcreteFrameandStructureModelbynumericalsimulationAbstractConcrete，asakindof

4、multi-phase，multi-level，andinhomogeneouscomposite，hasthepropertiesofnonlinearandnonisotropic．Themacroscopicaltheorieswhichareusedfrequentlycan’treflectthesepropertieseasily．Themethodofmeso—mechanicsinconcreteisdefinedthatinhomogeneouscompositecontainingcoarseaggregates，m

5、ortarmatrix，andtransitionzonebetweencementpasteandaggregate，usingpropermeso—structuralmodelandeffectualnumericalmethod，simulatethewholeprocessofthedeformationandcrackingofconcrete．Itcanreflectthecrackingmechanismoftheconcrete．Consequently，theresearchofmeso-structuralnume

6、ricalsimulationinconcretebyrandomconvexpolyhedralaggregatemodelisbecomingoneofthehotissuesofcurrentresearchsonconcretematerials．Thispaperpresentsthebasicmodelofmeso—numericalsimulationinconcreteandantheresearchprogressbothdomesticandoverseasfirstly．Andthen，setuptherandom

7、convexpolyhedralaggregatemodelofconcretebothwith2dand3d，basingontheprimaryresearches．Atlast，takethecomputerizedsimulationandanalysisin2dwhichanalyzedthemechanicsperformanceofconcreteinfluencedbycoarseaggregatesusingthemodelmadebythispaper．Therefore，thispaperismadeoffivec

8、hapters：Thefirstchapterpresentstheformermeso—structuralmodelsinconcrete，andmakescomprehensiveandintegra