基于細觀層次橡膠混凝土力學性能的數(shù)值模擬.pdf

1、目前，對高性能混凝土力學性能的研究主要有以下兩種途徑：材料力學性能試驗和細觀數(shù)值模擬。在細觀數(shù)值模擬的背景下，力學試驗具有雙重作用：一方面，為細觀數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括試樣組成材料的細觀力學性質(zhì)、試樣尺寸等；另一方面，數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性必須能夠經(jīng)得起試驗的檢驗。而力學試驗有其自身的缺點：耗時且費用高，試驗結(jié)果往往還受各種因素的影響，且一般的試驗結(jié)果無法解釋混凝土細觀破壞機理。本文針對橡膠混凝土（CRC）真實試驗中存在的不足，從細觀

2、層次，基于隨機骨料模型，選擇簡單的本構(gòu)關(guān)系，結(jié)合理論和試驗成果，建立細觀數(shù)值模型，利用非線性有限元方法對橡膠混凝土材料的力學性能進行模擬研究。在節(jié)省試驗費用和試驗時間的同時，克服真實試驗的不足，并且能夠選擇出最優(yōu)的方法，達到預(yù)期目的；同時還可以在以往試驗基礎(chǔ)上對未知問題進行預(yù)測分析，對提出的新理論進行前期論證；為新型建筑材料開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下： ⑴分別利用瓦拉文（Walraven）公式和富勒（W.B.Fuller）公

3、式計算出各等效粒徑下，二、三維細觀骨料的數(shù)目。 ⑵編寫隨機骨料生成程序，利用蒙特卡羅的方法，生成各種形狀（圓形、橢圓形、凸多邊形及混雜形狀）的二維隨機骨料模型和三維球形骨料模型。 ⑶采用波前算法對二維隨機骨料進行網(wǎng)格劃分，劃分四節(jié)點四邊形單元；對三維球形隨機骨料模型采用漸變技術(shù)拓撲生成Delaunay四面體空間單元。 ⑷在細觀層次模擬橡膠混凝土時，假設(shè)橡膠顆粒為完全彈性材料，引入線性莫爾庫侖本構(gòu)并考慮拉伸軟化及壓