混凝土三相结构细观模型生成方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com2013年第1O期(总第288期)混凝土理论研究Number10in2013(TotalNo.288)ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi:10.3969~.issn.1002-3550.2013.10.012混凝土三相结构细观模型生成方法王旗华,梁斌,卢永刚,朱永清(中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳621900)摘要:数值混凝土是混凝土细观力学研究的主要手段。提出了一种随机可控的多边形骨料生成方法,并应用矢量方法对其进行凸性判定;描述了一种基于基圆的骨料投放方法,从而避开了复杂的侵入判定,提高了骨料的投放效率;综合应

2、用极坐标方法、布尔运算方法以及图层管理方法,提出了一种筛分简单、计算量小、有限元处理便捷的混凝土三相结构细观模型生成方法。最后用实例验证了所提方法的可行性及有效性。关键词:混凝土;细观力学;三相结构;随机骨料中图分类号:TU528.01文献标志码:A文章编号:1002—3550(2013)10—0049—04Generatingapproachofthree-phasestructuremodelforconcreteWANGQihua,LIANGBin,LUYonggang,ZHUYongqing(InstituteofSystemsEngineering,ChinaAcademyof

3、EngineeringPhysics,Mianyang621900,China)Abstract:Numericalconcretewasthemainapproachformesoscopicmechanicsstudyofconcrete.Basedontheformers’researches.Animprovedgeneratingmethodofrandom,controllablepolygonalaggregatewasgiven.Themethodalsogaveavectorwaytojudgethecon—vexityofthepolygon.Thenitdemons

4、tratedapackingarithmeticbasedonthebase—circle,whichcouldobservablyenhancetheeficiencybyavoidingtheinvadejudging.Thestullyalsopresentedageneratingapproachofthree-phasestructuremodelforconcretethroughinte-gratingpole—coordinatemethod,booleanarithmeticandlayermanagementmethod,whichcouldbringsimplerc

5、lassification,lesscalcula-tionandmoreconvenienceforFEMpretreatmentcomparingwiththetraditionalones.Last,thestullygaveanexampletoverithefeasi—bilityandeficiencyoftheapproach.Keywords:concrete;mesoscopicmechanics;three—phasestructure;randomaggregate以圆形或椭圆形来近似卵石骨料,以多边形来近似碎石骨0引言料。对于圆形或椭圆形骨料,由于其形状规整,生成

6、相对较混凝土是建筑、水利大坝、民防等各类工程结构中的重容易。而对于多边形骨料,由于现实中碎石的随机性,使得要原物料,也是武器研发领域中常见的靶标,其力学性能一其生成相对较复杂。国内#F-/I~多学者对多边形骨料生成进直是相关人员普遍关注的重要研究领域。对混凝土的研究可行了大量的研究。归结起来主要有三种方式:一种是在圆以从四个尺度进行,即宏观、细观、微观及纳观[1]。宏观层面的周上先随机取三点或四点顺次连接生成基骨料,然后在以研究一般把混凝土简化成均匀材料,不能反映出实际材料的基骨料的最长边为直径的外半圆周内延拓生长成最终的非均匀性,也难以捕捉局部材料破坏的随机性回。混凝土细观多边形骨料p

7、。日;第二种则是先由计算得到的粒径生成圆形层面的研究以数值混凝土为研究手段,利用计算机工具能够或椭圆形,再在圆周或椭圆周上随机取点顺次连接成多边充分考虑材料的非均匀性、骨料分布的随机性以及各组成相形同;还有一种则是利用极坐标来描述多边形的各个顶点,之间的相互作用,从而可以进一步真实地揭示混凝土内部的通过控制极坐标的半径及角度来得到随机多边形[1,8-11】。而损伤和微裂纹的发展过程,为更加准确地描述混凝土的宏观对于混凝土细观三相结构

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