考慮骨料形狀的混凝土細觀模型研究.pdf

1、混凝土材料是一種典型的非均質(zhì)復合材料，其物理力學性質(zhì)主要取決于兩種主要組成材料，即粗骨料和水泥砂漿的性質(zhì)、配比及兩者之間的粘結(jié)作用。細觀尺度上的結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)形式和各相材料性能決定了混凝土材料失效破壞的宏觀表現(xiàn)，確立細觀結(jié)構(gòu)與混凝土宏觀行為的關(guān)系對新型混凝土材料的研發(fā)和混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與評估具有重要意義。
　　本文研究了混凝土隨機骨料模型，利用Python編程語言及ABAQUS商用計算軟件實現(xiàn)了混凝土細觀模型的自動生成，為進行混凝

2、土的數(shù)值模擬提供了基礎(chǔ)。主要的研究工作概括如下:
　　編制了圓形骨料的隨機生成及投放程序，生成了圓形骨料平面多相細觀模型。參考圓形骨料隨機投放算法，完成橢圓形骨料的隨機分布?；跈E圓方程的仿射變換矩陣，得到了任意橢圓的二次型方程，精確地判斷了橢圓與橢圓，以及橢圓與直線的相離情況。相比于其他判定方法，本文生成的橢圓形骨料更加密實。
　　通過變動極角和極坐標得到了任意形狀的多邊形骨料，過程中利用凸性判定算法嚴格限定骨料的凹凸性。

3、其次，從效率這個角度對骨料的投放算法進行了優(yōu)化。最后選用以骨料面積為標度的骨料侵入準則對生成的骨料進行隨機延拓，成功得到二維混凝土凸多邊形骨料模型。完成了界面過渡區(qū)(ITZ)的網(wǎng)格劃分，通過設(shè)置網(wǎng)格過渡區(qū)，優(yōu)化了網(wǎng)格分布，極大的提高了計算效率。
　　運用Python語言編制ABAQUS二次開發(fā)程序，分別建立了單軸拉伸混凝土多相細觀模型及三點彎曲梁數(shù)值模型，研究了三點彎曲梁開裂裂紋的發(fā)展過程，并通過改變混凝土骨料形狀、界面過渡區(qū)強度