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全级配混凝土二维细观模型的自动生成 被引量：11
1
作者 武亮 王菁 糜凯华 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期626-632,共7页
将COMSOL软件与MATLAB软件有机结合,提出基于数值图像处理技术和骨料嵌入判别准则的混凝土细观数字模拟方法,实现了全级配混凝土二维细观几何模型和有限元模型的自动生成.骨料的生成主要依据混凝土级配中的骨料粒径分布,骨料的投放以骨... 将COMSOL软件与MATLAB软件有机结合,提出基于数值图像处理技术和骨料嵌入判别准则的混凝土细观数字模拟方法,实现了全级配混凝土二维细观几何模型和有限元模型的自动生成.骨料的生成主要依据混凝土级配中的骨料粒径分布,骨料的投放以骨料颗粒不相互嵌入为原则.为了验证该方法的有效性,采用4种形状的粗骨料试件进行模拟.结果表明:对于骨料含量高的全级配混凝土细观模拟试件,无论是骨料投放还是有限元网格自动剖分,此方法均可获得较高效率. 展开更多
关键词 全级配混凝土 细观模型 数值模拟 随机骨料
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复杂动荷载作用下全级配混凝土损伤机理细观数值试验 被引量：18
2
作者 马怀发 陈厚群 阳昌陆 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期175-182,共8页
提出了一种适用于复杂应力状态下的双折线弹性损伤模型,对混凝土试件进行了轴向拉压细观数值模拟试验,同时探讨了复杂应力状态下混凝土损伤破坏机理。然后基于实际工程采用的混凝土细观动态参数试验实测值,利用细观数值模型对循环荷载... 提出了一种适用于复杂应力状态下的双折线弹性损伤模型,对混凝土试件进行了轴向拉压细观数值模拟试验,同时探讨了复杂应力状态下混凝土损伤破坏机理。然后基于实际工程采用的混凝土细观动态参数试验实测值,利用细观数值模型对循环荷载作用下全级配大坝混凝土试件进行了弯折损伤破坏模拟。其数值计算结果与材料试验测的数据吻合较好,进一步验证了在循环动荷载作用下预静载对动弯拉强度也存在强化现象。本文轴向拉压细观数值模拟试验表明,细观界面黏结强度是控制混凝土宏观抗压强度和宏观抗拉强度的关键参数,而黏结面泊松比的大小对混凝土宏观抗压强度影响很大。这个研究结果表明,混凝土材料受拉破坏机制与剪切破坏机制在本质上可统一为受拉破坏机制。 展开更多
关键词 全级配混凝土 细观数值试验 界面特性 复杂动荷载 损伤本构模型 受拉破坏机制
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三级配混凝土二维随机多边形骨料模型数值模拟 被引量：2
3
作者 王菁 武亮 +1 位作者 糜凯华 温强 《人民长江》 北大核心 2015年第11期71-75,共5页
为了研究混凝土的细观力学性能,利用MATLAB自编程序建立混凝土多边形随机骨料模型,采用最大限定边长和最小限定边长控制多边形骨料生成,并将随机骨料模型导入Comsol软件,建立混凝土细观模型,最后对三级配混凝土轴拉破坏进行数值模拟分... 为了研究混凝土的细观力学性能,利用MATLAB自编程序建立混凝土多边形随机骨料模型,采用最大限定边长和最小限定边长控制多边形骨料生成,并将随机骨料模型导入Comsol软件,建立混凝土细观模型,最后对三级配混凝土轴拉破坏进行数值模拟分析。分析结果表明,该混凝土细观模型算法合理可靠、简单易行,数值计算结果与宏观混凝土轴拉试验结果相符。可为混凝土的非线性有限元分析及力学性能试验改进提供理论依据。 展开更多
关键词 细观模型 随机多边形骨料 数值模拟 三级配混凝土
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基于多场耦合模型的混凝土冻融三维细观研究 被引量：6
4
作者 黄康桥 赵程 +2 位作者 周伟 刘杏红 马刚 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期62-70,共9页
基于蒙特-卡洛理论和工程粗骨料粒径分布情况,将骨料形状简化为球形,应用Matlab与Comsol Multiphysics接口进行二次开发,以生成区分骨料、界面过渡区(ITZ)和砂浆的混凝土三相三维细观模型.采用改进的热-水-力耦合模型,将耦合模型与物理... 基于蒙特-卡洛理论和工程粗骨料粒径分布情况,将骨料形状简化为球形,应用Matlab与Comsol Multiphysics接口进行二次开发,以生成区分骨料、界面过渡区(ITZ)和砂浆的混凝土三相三维细观模型.采用改进的热-水-力耦合模型,将耦合模型与物理试验进行验证分析,结果吻合较好.将该耦合模型应用于研究冻融作用下混凝土三维细观尺度的性能演化规律.研究结果表明,当渗透率较高时,试件整体第一主应力急剧减小,且出现骨料受压而砂浆受拉的情况;当骨料体积分数增大时,试件应力整体呈现下降趋势.砂浆渗透率和骨料体积分数对混凝土抗冻融性能的影响较大.不同的ITZ线膨胀系数下混凝土应力变化不大,说明ITZ线膨胀系数对混凝土抗冻融性能的影响相对较小. 展开更多
关键词 混凝土 冻融循环 三维细观尺度 随机骨料模型 多场耦合分析 Comsol Multiphysics
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全级配混凝土单轴疲劳特性细观数值模拟 被引量：3
5
作者 俞海英 武亮 糜凯华 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期153-157,共5页
为研究全级配混凝土在等幅、变幅及阶梯重复荷载作用下的疲劳特性,揭示材料特性与疲劳应力水平对其疲劳寿命的影响规律,通过自编程序建立二维随机骨料模型,运用有限元软件和耐久性疲劳分析软件进行联合仿真,对全级配混凝土细观结构进行... 为研究全级配混凝土在等幅、变幅及阶梯重复荷载作用下的疲劳特性,揭示材料特性与疲劳应力水平对其疲劳寿命的影响规律,通过自编程序建立二维随机骨料模型,运用有限元软件和耐久性疲劳分析软件进行联合仿真,对全级配混凝土细观结构进行应力分析和疲劳分析,探讨了不同骨料分布、骨料形状及疲劳应力水平对混凝土疲劳性能的影响,并估算了疲劳寿命。结果表明:在阶梯重复荷载作用下,骨料形状和分布对混凝土疲劳寿命影响较小,而疲劳应力水平对疲劳寿命影响较大;圆形和椭圆形骨料混凝土疲劳寿命较高,多边形骨料寿命较低;在疲劳加载破坏过程中,骨料界面先起裂,然后裂纹逐渐扩展贯通,最后导致整个试件完全破坏,可见骨料界面是混凝土中的薄弱部位,其寿命直接影响整个混凝土试件的寿命。研究成果为后续混凝土疲劳性能研究提供了参考。 展开更多
关键词 全级配混凝土 随机骨料 疲劳特性 细观数值模拟
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用刚体弹簧元法研究全级配混凝土力学性能 被引量：13
6
作者 王怀亮 宋玉普 王宝庭 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期105-117,共13页
提出了采用刚体弹簧元法在细观层次上对全级配混凝土的力学特性及破坏机理进行数值研究的方法．该方法首先根据全级配混凝土骨料级配曲线和Walraven函数,使用蒙特卡罗随机理论建立起考虑细观各相力学特性分布不均匀性的随机骨料结构,并... 提出了采用刚体弹簧元法在细观层次上对全级配混凝土的力学特性及破坏机理进行数值研究的方法．该方法首先根据全级配混凝土骨料级配曲线和Walraven函数,使用蒙特卡罗随机理论建立起考虑细观各相力学特性分布不均匀性的随机骨料结构,并对其进行三角形或任意多边形的网格剖分;然后应用刚体弹簧元模型,对全级配混凝土在单轴及双轴荷载下的变形和力学性能进行了系统性的数值试验,并探讨了不同骨料级配及试件尺寸对混凝土力学性能的影响．与实际试验结果的比较表明运用该方法数值模拟全级配混凝土的力学性能是可行的． 展开更多
关键词 全级配混凝土 细观结构 随机骨料 刚体弹簧元法 强度
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三级配混凝土单轴破坏的细观数值模拟 被引量：17
7
作者 任朝军 杜成斌 戴春霞 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期177-180,共4页
将混凝土看成是由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,采用非线性有限元软件Marc对东江拱坝三级配混凝土试件单轴受拉、单轴受压破坏的全过程进行数值模拟.按照试件的实际配比计算出各种粒径骨料的数目,采用蒙特卡罗法对混凝土骨料... 将混凝土看成是由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,采用非线性有限元软件Marc对东江拱坝三级配混凝土试件单轴受拉、单轴受压破坏的全过程进行数值模拟.按照试件的实际配比计算出各种粒径骨料的数目,采用蒙特卡罗法对混凝土骨料进行随机投放,生成试件的随机骨料模型.研究中,单轴受拉时采用最大拉应力准则,并考虑了材料的软化;单轴受压时采用线性莫尔库伦准则.结果表明,混凝土的力学性能与其内部的细观结构组成密切相关,材料的宏观破坏是细观结构破坏累积的结果,无论是受拉时的开裂还是受压时的屈服,几乎都首先发生在界面上. 展开更多
关键词 细观力学 单轴破坏 三级配混凝土 随机骨科模型
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一种生成椭球形骨料的混凝土细观模型方法 被引量：6
8
作者 武亮 王菁 +2 位作者 糜凯华 何修伟 武世倩 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期64-69,共6页
为了在细观层次上对全级配混凝土进行数值模拟,进而从机理上认识其力学性能和宏观试验现象。针对随机分布的含有大量椭球形骨料的全级配混凝土给出了一种计算机模拟方法。结合MATLAB语言和COMSOL脚本编程实现了全级配混凝土三维细观几... 为了在细观层次上对全级配混凝土进行数值模拟,进而从机理上认识其力学性能和宏观试验现象。针对随机分布的含有大量椭球形骨料的全级配混凝土给出了一种计算机模拟方法。结合MATLAB语言和COMSOL脚本编程实现了全级配混凝土三维细观几何模型和有限元模型的自动生成。提出了以三维数组划分投放区域和以代数条件为嵌入判别准则,有效地克服了椭球形随机骨料模型生成中的效率瓶颈问题。最后用实例说明算法的有效性。分析表明随机骨料投放含量能达到54%左右,能满足实际混凝土试件数值仿真的要求。 展开更多
关键词 全级配混凝土 细观模型 细观力学 椭球形骨料
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骨料和砂浆等影响混凝土强度的细观层次机理分析 被引量：23
9
作者 阮征 陈力 +2 位作者 洪建 张锦华 方秦 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期952-958,共7页
基于全级配三维细观混凝土随机模型分析方法,系统研究了混凝土中砂浆和骨料等各组分的受力特点,通过现场试验以及数值模拟分析,揭示了骨料降低砂浆强度的作用机理,提出混凝土宏观抗压强度与砂浆抗压强度间的修正关系,并讨论了骨料体积... 基于全级配三维细观混凝土随机模型分析方法,系统研究了混凝土中砂浆和骨料等各组分的受力特点,通过现场试验以及数值模拟分析,揭示了骨料降低砂浆强度的作用机理,提出混凝土宏观抗压强度与砂浆抗压强度间的修正关系,并讨论了骨料体积分数及混凝土强度分别对该修正系数的影响规律.研究表明:骨料的加入会降低水泥基材料的强度;混凝土材料的强度小于相同配比条件下的砂浆;用混凝土强度参数代替砂浆参数进行细观层次分析会造成较大误差,应进行修正;修正系数随骨料体积分数增加而线性增长,与混凝土强度关系不大. 展开更多
关键词 混凝土 砂浆 全级配三维细观混凝土随机模型 应力状态 修正系数
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基于细观尺度的混凝土热膨胀性能研究 被引量：7
10
作者 张研 陈海燕 +1 位作者 张子明 蒋林华 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期310-316,共7页
用细观力学方法对混凝土有效热膨胀系数和温度应力进行研究,提出了有效热膨胀系数理论公式.同时假定混凝土为骨料和砂浆组成的两相复合材料,用代表性体积单元(RVE)建立混凝土三维随机椭球形骨料模型,并对此模型进行有效热膨胀系数和温... 用细观力学方法对混凝土有效热膨胀系数和温度应力进行研究,提出了有效热膨胀系数理论公式.同时假定混凝土为骨料和砂浆组成的两相复合材料,用代表性体积单元(RVE)建立混凝土三维随机椭球形骨料模型,并对此模型进行有效热膨胀系数和温度应力的数值计算.将所提出的有效热膨胀系数理论公式、其他经典理论公式与数值计算结果对比后发现:对于混凝土有效热膨胀系数的预测,所提出的混凝土有效热膨胀系数理论公式预测精度最高,自洽法次之,而稀疏解法精度较低且只适用于骨料体积分数较小的情况.提出的理论解与数值计算结果吻合较好,其误差随骨料体积分数的增大而增大;当骨料与砂浆的弹模比小于1时,理论解小于数值计算结果,当弹模比大于1时,理论解大于数值计算结果. 展开更多
关键词 细观力学 混凝土 稀疏解法 自洽法 三维随机椭球形骨料模型 温度应力 热膨胀系数
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