多重隨機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。細觀力學(xué)是從細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)合材料來進行研究。 本文從混凝土的非均勻特性出發(fā)，基于自動格子機理論

2、提出了一種新的數(shù)值方法－多重隨機等效平面桁架模型。該模型與細觀力學(xué)模型相比有其獨特優(yōu)點：（1）模型構(gòu)造相對簡單；（2）計算速度更快；（3）更容易實現(xiàn)并行計算；（4）能夠應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)計算。 本文介紹了混凝土多重隨機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單的彈性本構(gòu)關(guān)系，同時也制定了多重隨機等效平面桁架模型的破壞準則。在計算方面，本文引入元胞單元法來實現(xiàn)其計算部分，使計算效率明顯提高。 本文針對工程中常用的C

3、20混凝土，用多重隨機等效平面桁架模型生成了相應(yīng)的數(shù)值試樣，對它進行了單軸載荷下的抗拉、抗壓數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(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，即使使用較為簡單的本構(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。本文對混凝土的尺寸效應(yīng)進行了數(shù)