多重隨機(jī)等效平面桁架模型在混凝土中的應(yīng)用.pdf

1、混凝土是一種具有復(fù)雜力學(xué)性質(zhì)的非均勻準(zhǔn)脆性材料。以往的研究大多將混凝土受力后變形和斷裂過程的非線性歸結(jié)為彈塑性，用宏觀上的彈塑性理論來表述，然而，這種基于經(jīng)典力學(xué)理論的力學(xué)模型忽略了混凝土內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)的非均勻性，不足于表現(xiàn)混凝土變形過程的復(fù)雜性。細(xì)觀力學(xué)是從細(xì)觀層次上來分析混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把混凝土看作是由粗骨料、硬化水泥砂漿及兩者之間的過渡層組成的非均勻三相復(fù)合材料來進(jìn)行研究。 本文從混凝土的非均勻特性出發(fā)，基于自動(dòng)格子機(jī)理論

2、提出了一種新的數(shù)值方法－多重隨機(jī)等效平面桁架模型。該模型與細(xì)觀力學(xué)模型相比有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：（1）模型構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單；（2）計(jì)算速度更快；（3）更容易實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算；（4）能夠應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)計(jì)算。 本文介紹了混凝土多重隨機(jī)等效平面桁架模型的基本理論，在模型建立過程中采用了簡(jiǎn)單的彈性本構(gòu)關(guān)系，同時(shí)也制定了多重隨機(jī)等效平面桁架模型的破壞準(zhǔn)則。在計(jì)算方面，本文引入元胞單元法來實(shí)現(xiàn)其計(jì)算部分，使計(jì)算效率明顯提高。 本文針對(duì)工程中常用的C

3、20混凝土，用多重隨機(jī)等效平面桁架模型生成了相應(yīng)的數(shù)值試樣，對(duì)它進(jìn)行了單軸載荷下的抗拉、抗壓數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出較好的一致性，證明了本模型的合理性和有效性。根據(jù)得到的單軸拉壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線和裂紋演化圖，分析了混凝土的損傷斷裂過程，得出以下結(jié)論：在數(shù)值模擬中，只要模型能夠充分反映混凝土非均勻性的特點(diǎn)，即使使用較為簡(jiǎn)單的本構(gòu)關(guān)系也能夠反映混凝土在單軸荷載作用下，從變形非線性到最后破壞的全過程。本文對(duì)混凝土的尺寸效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)