基于细观力学的混凝土性能数值模拟研究

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1、重庆交通大学硕士学位论文摘要本文在细观层次上把混凝士看作是由粗骨科、水泥砂浆基体和二者之间的界面所组成的非均匀三相复合材料，基于混凝土骨料随机分布的特征，采用最优级配公式，运用FORTRAN语言编写了混凝土二维平面的骨料颗粒计算程序，以及二维平面和三维空间的随机骨料投放程序。把骨料、砂浆、界面这三种材料都看作是各向同性材料，由实验测得的骨料、砂浆以及混凝土的力学参数。在通用有限元软件ANSYS中，实现混凝士二维平面和三维空间的随机骨料模型，并进行有限元单元划分．应用随机骨料模型和复合材料有效弹性

2、模量计算方法，计算混凝土的抗压和抗拉弹性模量；在分析多组分复合材料的整体弹性模量与其某一组分之间的关系的基础上，提出运用细观计算方法对混凝土过渡相界面弹性模量的估算方法。在通用软件ANSYS中，应用随机骨料模型模拟混凝土单轴受压状态下的破坏过程。得到的结果与宏观分析的破坏过程基本一致，并且证明过渡相界面是混凝土各相中最为薄弱的地方，是最先产生裂纹的地方。对杨庆生教授提出的水泥水化模型进行进一步假设，在此基础上采用复合材料有效弹性模量计算方法，计算不同水化度下的水泥砂浆弹性模量和泊松比。在乳化沥青

3、改性水泥砂浆细观模型的基础上，采用有效弹性模量计算方法，分析各种因素对乳化沥青改性水泥砂浆的弹性模量的影响．键词：细观力学，混凝土，数值模拟，随机骨料模型，弹性模量，有效弹性模量计算方法，水泥水化，乳化沥青改性水泥砂浆重庆交通大学硕士学位论文ABSTRACTInthispaper，concreteistakenasthree—phasecompositesconsistingofmortarmatrix，aggregateandthebondbetweenmatrixandaggregate．B

4、asedontherandomdistributionofaggregateinconcrete，theoptimalgradationformulaisadopted．andthecalculationprogramoft'ro—dimensionalaggregateinconcrete，andthethrowingprogramofaggregatesfortwo—andthree—dimensionalconcretesampleismade．Takingtheaggregate，mat

5、rixandtheinterfaceasisotropicmaterials，andthemechanicsparametersofaggregate，matrixandconcretearemeasuredbyexperiments．Andthet_o—andthree—dimensionalrandomaggregatemodelismade．andcompartmentalizethefiniteunitinANSYS．Basedontherandomaggregatemodelandth

6、ecalculationofequivalentYoung’smodulus．calculatetheYoung’smodulusofconcrete：AndbasedonanalysistherelationbetweenYoung’smodulusofconcreteandtheoneofcompositesofconcrete，thecalculationmethodoftheYoung’smodulusofthebondbetweenmatrixandaggregateispresent

7、edinmicro—mechanics．InANSYS，basedontherandomaggregatemodel，thcuniaxiaicompresstestissimulated．Andtheresultofthesimulationandtheresultofexperimentsinmacroscopicalissimilarly．Basedonmodelofthehydrationofthecementof脏．Yang，anewsuppositionispresented．Andt

8、heinstantaneouscementYoung’smodulusandPoissonratioofthecementpastearecalculatedbythecalculationofequivalentYoung’smodulus．Basedonmicro-mechanicsmodelofasphaltmodifiedcementmortar，andthecalculationofequivalentYoung’smodulus，analysisthefactorsthatinflu