基于損傷理論的混凝土力學性能研究.pdf

1、混凝土是當代最重要的土木工程材料之一。在細觀角度上，混凝土結構單元尺度變化范圍在10-4厘米至幾厘米之間，其研究主要針對粗細骨料、硬化水泥砂漿、孔隙、界面過渡層等細觀結構。細觀數(shù)值模擬方法不僅可以研究混凝土損傷斷裂的全過程，還可以為改善混凝土力學性能提供理論依據(jù)，同時也可以解釋試驗中所發(fā)生的一些實驗現(xiàn)象。在驗證模型實用可靠有效額前提下，可以部分取代試驗，減少工作量，節(jié)省大量的人力物力，具有很強的現(xiàn)實意義。
　　本文從混凝土的細觀角

2、度出發(fā)，將混凝土看作由粗骨料、硬化水泥砂漿和界面組成的三相復合材料，建立混凝土數(shù)值試樣，研究混凝土三相材料的性能對混凝土單軸壓縮單軸拉伸性能的影響。
　　用MATLAB軟件編程實現(xiàn)了骨料在二維平面內的隨機分布。運用瓦拉文公式實現(xiàn)混凝土三維空間體積率向二維平面面積率的換算，根據(jù)混凝土的配合比及骨料級配曲線確定二維平面模擬區(qū)域內骨料粒徑，應用適當?shù)乃惴▽⒃谀M區(qū)域內完成混凝土骨料的隨機分布。進一步確定混凝土三相材料在模擬區(qū)域內的比例位

3、置，完成混凝土的幾何模型試樣。
　　定義混凝土骨料、砂漿、界面的損傷本構模型，在ANSYS軟件中對混凝土單軸壓縮及拉伸性能進行數(shù)值模擬，得到混凝土的應力應變全曲線及混凝土損傷破壞過程，將模擬結果與試驗結果對比，結果吻合較好。
　　討論當骨料、砂漿、界面材料抗拉強度及彈性模量不同時，對混凝土單軸壓縮及拉伸時力學性能的影響。結果表明:界面及砂漿的抗拉強度及彈性模量的改變對混凝土力學性能的影響更大，骨料力學性能參數(shù)的改變對混凝土力