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考虑材料组成特性的混凝土轴拉破坏过程细观数值模拟
  • ISSN号:1000-4750
  • 期刊名称:工程力学
  • 时间:2012.7.25
  • 页码:136-146
  • 分类:TU528.01[建筑科学—建筑技术科学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(50679006)教育部新世纪优秀人才计划项目(NCET-06-0270)
  • 相关项目:岩体地下结构地震响应多尺度分析的基础理论和方法研究
中文摘要:

为反映骨料、砂浆及其之间的界面过渡区的组合特点和材料性能,基于材料细观非均匀性和有限元方法的混凝土破坏过程细观数值模拟需进行复杂、细致的网格剖分,导致了繁重的前处理工作和可观的计算量。该文对混凝土材料细观单元材质组成的单一化假定进行改进,将内嵌界面过渡区材料的规则化单元视为一种广义复合材料单元,建立了复合型界面损伤模型。采用等效方法确定单元的复合弹性关系,通过有限元法计算单元的局部应力;用细观层次上弹性力学性能的弱化描述单元组成材料的损伤,混凝土材料的破坏过程通过单元各组分的损伤模拟。应用该复合型界面损伤模型研究了混凝土试件的单轴拉伸破坏过程,细观数值模拟结果符合混凝土试件的宏观破坏特征,表明该模型可作为分析混凝土材料破坏过程的一种有效途径。

英文摘要:

The behaviour of concrete can be simulated by the mesoscopic numerical model based on the finite element method and introducing the heterogeneity of materials. The relatively fine meshes of concrete would be practically impossible with the standard software, which are needed to reflect the geometry and properties of the aggregate, interracial transition zone and matrix at the meso-level. In this construction, a mixed interface damage constitutive model is applied to develop a meso-structural model for simulating the fracture behavior of the concrete specimen loaded in uniaxial tension in 2D. Using the material mechanics method, the influence of the interracial transition zone is smeared into a small region of the adjacent intact materials (aggregates and matrix). The elastic constants in the region are defined in terms of the constitutive properties of both the intact materials and the interfacial transition zone as well as the geometry of the homogenized domain. An elastic finite element program is employed as the basic stress analysis tool while elastic purely brittle damage mechanics is used to describe the constitutive law of a meso-level element. The maximum tensile stress is utilized as a damage threshold for all elements, especially for each material of composite elements. The numerical results show a good qualitative agreement with the macro fracture mechanism of concrete from experiment observations and illustrate the capabilities of the model.

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期刊信息
  • 《工程力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会
  • 主编:袁驷
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  • 邮箱:gclxbjb@tsinghuae.du.cn
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  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4750
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2595/O3
  • 邮发代号:82-862
  • 获奖情况:
  • 1999年获在物理、力学类刊物中影响因子位居第二(0...
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:32789