基于细观力学理论的混凝土力学性能研究

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1、南昌大学硕士学位论文基于细观力学理论的混凝土力学性能研究姓名：吴志飞申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：宋固全20081222摘要对混凝土力学性能的研究主要还是建立在宏观的力学实验基础之上，通过对混凝土宏观力学性能指标的观测对比，定性地分析混凝土微结构的形成对混凝土宏观力学性能的影响。缺乏理论的推导和分析，难以建立两者之间的量化关系。而数值分析研究则是具体问题具体分析，也无法建立混凝土微结构参数与其力学性能之间的量化关系。细观平均场理论在预测刚度性质方面能得到理想的结果，并能给出各相均匀应力与微结构参

2、数的解析关系式，然而在强度分析方面精度不够。而目前的各种强度理论虽然能够给出混凝土在复杂应力状态下的强度破坏准则，但强度理论的给出要么是通过试验数据的拟合得出要么是通过理论假设结合少量试验点推导得出，无法反映细观结构参数对混凝土强度的影响。本文采用细观力学平均场理论与弹性理论相结合来研究平面问题下混凝土的微结构与其力学性能之间的量化关系。首先在考虑界面过渡区的情况下建立混凝土三相细观力学模型；运用弹性理论计算在外载荷作用下混凝土单元块的各相应力应变；运用平均场理论计算宏观载荷作用下水泥浆体的平均应力；最后以

3、水泥浆体的平均应力作为混凝土单元块外场力，结合弹性理论基本解同时在考虑混凝土内约束的作用下给出了以混凝土中骨料的体积分数及两者弹性模量比为变量参数的混凝土早期裂缝判定准则。通过算例的理论解与数值解的对比分析表明该准则具有一定的工程实用价值。关键词：混凝土力学性能；细观力学；平面应变；混凝土早期裂缝AbstractABSTRACTTheexperimentinvestigationoftheconcretemechanicalpropertiesqualitativeanalyzestherelationsh

4、ipbetweenthemicro··structureandthemacro·-mechanicalproperties，throughthecontrastofthetargetsofthemacro-mechanicalproperties．Becauseofthelackof,itisdifficulttOestablishquantitativerelationsbetweenthem．Andnumericalanalysiscanonlyanalyzespecificmatters，alsoCa

5、nnotsetupthequantitativerelationsbetweenthemechanicalpropertiesandtheparametersofthemicro-structure．Byusingaveragingtheories，thoughstiffnessofconcretecanbegotperfectly，andtheformulawhichreflecttherelationsbetweentheuniformstressandthemicro-structuralcanbeg

6、ot，butthestrengthofconcreteCannotbegotperfectly．AlthoughthestrengththeoriesCangivethecriteriaofintensitydamageinthecomplexstress，butwhichalsocannotsetupthequantitativerelationsbetweentheparametersofmicro-structureandthestrengthofconcrete．Inthispaper,thequa

7、ntitativerelationsbetweentheparametersofmicro—structureandthemechanicalpropertiesofconcretearestudiedbyusingaveragingtheoryandelastictheory．Firstofall，concretethree—phasemicro·mechanicsmodelisbuilt．Then,thestress-filedandstrain—filedofeachphasearecalculate

8、d．Theaveragestressofcementphaseiscalculatedbyusingdilutedistributionmethod．Andfinally,thejudgecriterionaboutearlycrackappearingCanbebuiltwiththedilutedistributionresultastheconcreteunit’Soutsideforce．Thecompa