混凝土细观力学分析程序中的快速算法与并行算法设计 被引量：6

1

作者 吴建平 王正华 +2 位作者 朱星明 马怀发 李晓梅 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期352-358,共7页

针对一套混凝土细观力学分析程序,在分析其计算方法与计算效率的不足之后,提出了采用稀疏矩阵与稀疏向量技术来高效实现有限元刚度矩阵装配过程的算法,并采用双门槛不完全Cholesky分解预条件技术与CG法相结合来高效地求解稀疏线性方程... 针对一套混凝土细观力学分析程序,在分析其计算方法与计算效率的不足之后,提出了采用稀疏矩阵与稀疏向量技术来高效实现有限元刚度矩阵装配过程的算法,并采用双门槛不完全Cholesky分解预条件技术与CG法相结合来高效地求解稀疏线性方程组。之后,从整体上提出了一个将有限单元分布与未知量分布有机结合的并行算法设计方案,并分别针对刚度矩阵装配、双门槛不完全Cholesky分解、稀疏矩阵与稠密向量相乘、稀疏向量相加等核心算法,进行了相应的并行算法设计。最后,在由每节点2 CPU的8个Intel Xeon节点采用千兆以太网连成的机群上,针对两个混凝土数值试样进行了数值实验,第一个试样含44117个网格点与53200个有限单元,第二个试样含71013个网格点与78800个有限单元;对第一个试样,原串行程序进行全程567次加载计算需要984.83小时约41天,采用文中串行算法后,模拟时间减少到22531秒约6.26小时,采用并行算法在16个CPU上的模拟时间进一步降为3860秒约1.07小时。对第二个试样,原串行程序进行全程94次加载计算需要467.19小时约19.5天,采用文中串行算法后,模拟时间减少到11453秒约3.18小时,采用并行算法在16个CPU上的模拟时间进一步降为1704秒约28.4分钟。串行算法的改进与并行算法的设计大大缩短了计算时间,对加快混凝土力学性能的分析研究具有重要意义。 展开更多

关键词 混凝土细观力学 有限元 稀疏线性方程组 预条件 并行算法

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基于混凝土细观结构的钢筋混凝土结构耐久性分析 被引量：1

2

作者 王立成 李淑红 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2010年第S1期286-290,共5页

根据观测水平的不同,混凝土的数值分析尺度通常分为宏观、细观和微观三个层次。由于混凝土各相组成材料孔隙结构的差异性,特别是荷载作用下裂缝和微裂缝的出现,进一步增加了混凝土材料的非均匀性,因此采用基于宏观均质假定的分析方法将... 根据观测水平的不同,混凝土的数值分析尺度通常分为宏观、细观和微观三个层次。由于混凝土各相组成材料孔隙结构的差异性,特别是荷载作用下裂缝和微裂缝的出现,进一步增加了混凝土材料的非均匀性,因此采用基于宏观均质假定的分析方法将无法模拟材料的内部结构。在细观层次上,混凝土看作由硬化水泥浆体、骨料及其界面黏结带组成的三相复合材料。基于混凝土的细观结构,本文提出了适用于物质扩散的细观格构网络模型。该模型运用Voronoi技术划分网格的随机性特点,在网络模型中随机产生裂缝的位置及方向,采用不同类型单元来描述混凝土各相组成材料的扩散性能。通过对开裂混凝土内氯离子扩散过程的数值分析表明,基于混凝土细观结构的数值分析方法是开展钢筋混凝土结构耐久性分析的有效手段。 展开更多

关键词 混凝土细观结构 氯离子扩散 裂缝 耐久性分析

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Aztec在混凝土细观数值模拟中的应用研究

3

作者 吴建平 赵军 +2 位作者 宋君强 张卫民 马怀发 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第13期234-238,共5页

细观数值模拟是混凝土性能研究的一种重要手段,但稀疏线性方程组求解在总体模拟时间中所占比重很大。由于属于三维问题,且规模很大,所以采用预条件Krylov子空间迭代是必由之路。Aztec是国际上专门设计用于求解稀疏线性方程组的软件包之... 细观数值模拟是混凝土性能研究的一种重要手段,但稀疏线性方程组求解在总体模拟时间中所占比重很大。由于属于三维问题,且规模很大,所以采用预条件Krylov子空间迭代是必由之路。Aztec是国际上专门设计用于求解稀疏线性方程组的软件包之一,由于目前混凝土细观数值模拟中的稀疏线性方程组对称正定,所以利用Aztec中提供的CG迭代法进行求解,并对多种能保持对称性的预条件选项进行了实验比较。结果表明,在基于区域分解的并行不完全Cholesky分解、无重叠对称化GS迭代、最小二乘等预条件技术中,第一种的效率最高,且在重叠度为0,填充层次为0时,效果最好;实验结果还表明,在本应用问题中,用RCM排序一般导致求解时间更长,从而没有必要采用。 展开更多

关键词 混凝土细观数值模拟 稀疏线性方程组 并行计算 区域分解 预条件

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混凝土细观数值仿真分析前处理技术研究

4

作者 赵海涛 王潘绣 童学卫 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期46-48,共3页

混凝土细观数值仿真是研究混凝土力学性能的常用方法之一,而前处理技术的优劣直接影响仿真结果的正确性、精确性和可行性。对比分析界面单元细分法、无厚度界面单元法和直接三角剖分法在混凝土细观建模中的应用,验证了无厚度界面单元法... 混凝土细观数值仿真是研究混凝土力学性能的常用方法之一,而前处理技术的优劣直接影响仿真结果的正确性、精确性和可行性。对比分析界面单元细分法、无厚度界面单元法和直接三角剖分法在混凝土细观建模中的应用,验证了无厚度界面单元法在单机串行环境下的合理性和优越性。 展开更多

关键词 混凝土细观 前处理 背景网格法 界面细分 无厚度界面单元 直接三角剖分法

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基于骨料-浆体两相组成的混凝土细观结构定量研究

5

作者 许海铭 许晓明 +3 位作者 牛贺洋 许鸽龙 蔡基伟 田青 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第6期2011-2018,共8页

骨料间浆体层厚度或距离是混凝土性能研究和配合比设计中的重要参数,其定量方法一般包括两类浆体层厚度的计算模型、平均自由程模型以及图像分析法。本文使用以上方法计算、测量了24组混凝土试样的浆体层厚度和骨料间自由程,通过对比试... 骨料间浆体层厚度或距离是混凝土性能研究和配合比设计中的重要参数,其定量方法一般包括两类浆体层厚度的计算模型、平均自由程模型以及图像分析法。本文使用以上方法计算、测量了24组混凝土试样的浆体层厚度和骨料间自由程,通过对比试样结果间的差异与关系,来说明不同方法的适用性。结果表明:不同方法所得浆体层厚度与骨料体积分数之间呈幂函数关系,且不同方法的计算值或测量值之间具有较好的线性关系,说明它们均可用于定性分析混凝土性能与细观结构之间的关系;通过对比不同浆体层厚度定量模型的推导过程,得到了修正的浆体层厚度(MAPT_(Ⅱ))模型,相比最大/平均浆体层厚度(MPT/APT_(Ⅰ))模型,其具有更好的便利性和精确程度。 展开更多

关键词 混凝土细观结构 骨料分布 定量方法 浆体层厚度 骨料间自由程

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三维细观早龄期混凝土导热性能数值模拟

6

作者 赵卫平 刘英健 +2 位作者 生兆川 程赛 徐旸 《材料导报》 北大核心 2025年第10期107-116,共10页

为研究早龄期混凝土的导热性能,建立了三维细观混凝土模型,分别对不同龄期的混凝土圆柱体模型进行导热性能数值模拟。研究了石灰岩、粉砂岩、玄武岩和石英岩四种岩石种类骨料,并以玄武岩混凝土为例分析了三种不同体积占比以及三种不同... 为研究早龄期混凝土的导热性能,建立了三维细观混凝土模型,分别对不同龄期的混凝土圆柱体模型进行导热性能数值模拟。研究了石灰岩、粉砂岩、玄武岩和石英岩四种岩石种类骨料,并以玄武岩混凝土为例分析了三种不同体积占比以及三种不同粒径级配对早龄期混凝土导热性能的影响。结果表明:三维细观混凝土模型适用于早龄期混凝土的导热性能数值模拟,可以清晰地描绘骨料模型的几何外形及空间分布,展现早龄期混凝土内部的温度场、等温线以及热流场,准确地预测混凝土的导热性能。混凝土导热系数随着龄期的延长而减小,且混凝土的导热系数减小幅度逐渐变小并趋于稳定。混凝土模型的导热系数与岩石的导热系数呈正相关,岩石骨料的导热系数越大,混凝土整体的导热系数也越大。骨料体积占比对混凝土导热系数影响显著,混凝土的骨料体积占比越小,混凝土的导热系数越小。骨料粒径级配对混凝土导热系数的影响不显著。有限元模拟计算值与Hamilton和Crosser导热系数模型理论值之间的误差均在2.5%以内,表明模拟结果具有较高的准确性。 展开更多

关键词 早龄期混凝土 参数化建模 导热性能 细观混凝土 数值模拟

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冻融循环下混凝土中氯离子传输机制细观模拟 被引量：1

7

作者 梁秋群 陈宣东 胡祥 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第6期2102-2110,共9页

基于经典应力水平-疲劳寿命方程,本文提出了以冻融循环次数为自变量的氯离子扩散系数数学表达式,并在此基础上建立了冻融循环下氯离子在混凝土中传输的三维细观数值模型,研究了冻融循环、混凝土细观结构特征、结合效应等因素对氯离子传... 基于经典应力水平-疲劳寿命方程,本文提出了以冻融循环次数为自变量的氯离子扩散系数数学表达式,并在此基础上建立了冻融循环下氯离子在混凝土中传输的三维细观数值模型,研究了冻融循环、混凝土细观结构特征、结合效应等因素对氯离子传输行为的影响。研究结果表明,冻融循环可以促进氯离子的扩散,当冻融循环的次数接近极限冻融循环次数时,这种促进作用十分显著。更重要的是,通过模拟混凝土细观结构中氯离子的扩散轨迹,揭示了界面过渡区促进氯离子扩散的机理。最后,通过对氯离子长期扩散性能模拟发现,在靠近侵蚀面区域出现了结合氯离子饱和区域,混凝土失去了对自由氯离子的固化能力,促进了氯离子扩散。 展开更多

关键词 氯离子扩散 冻融循环 氯盐侵蚀 混凝土细观结构 界面过渡区

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随机凹凸骨料混凝土模型受压数值模拟

8

作者 刘茜茜 李效民 +1 位作者 刘利宝 白峰涛 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期137-144,共8页

为解决凸多面体骨料模型不能有效模拟实际骨料中存在的凹多面体这一问题,本文提供了一种简洁高效的随机凹多面体生成方法:首先,采用黏结-失效代替传统三相模型中的界面过渡区(Interface transition zone,ITZ),建立了三维随机凹凸骨料混... 为解决凸多面体骨料模型不能有效模拟实际骨料中存在的凹多面体这一问题,本文提供了一种简洁高效的随机凹多面体生成方法:首先,采用黏结-失效代替传统三相模型中的界面过渡区(Interface transition zone,ITZ),建立了三维随机凹凸骨料混凝土细观模型;其次,通过对随机凸骨料和随机凹凸骨料混凝土模型进行单轴受压模拟发现,分析得到凹多面体骨料凹角处存在“遮蔽效应”,这一效应提升了试件的抗压强度,但骨料凸角处承担更大应力,导致开裂时破坏更严重;然后,基于随机凹凸骨料模型进行带有初始缺陷的混凝土试件的受压模拟,结果表明,混凝土内部初始缺陷越多,强度越低;最后,对黏结强度按照骨料粒径进行分级设置的模型进行受压模拟,结果表明,将不同粒径骨料的黏结强度设置为相同值是可以接受的做法。本文提出的随机凹凸骨料混凝土建模方法为混凝土细观力学的研究提供一种较为高效的方式,并为更深入地理解混凝土材料力学性能和破坏机制提供了新的视角。 展开更多

关键词 随机凹凸骨料 细观混凝土 遮蔽效应 数值模拟 单轴压缩

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水泥基材料细观结构导致的氯离子传输不确定性研究

9

作者 陈定市 郭文华 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期156-172,共17页

氯离子诱发的腐蚀是海洋环境和除冰盐环境钢筋混凝土结构性能退化和寿命衰减的主要原因。本文采用细观统计的方法对氯离子在水泥基材料中传输的时空变异性进行研究。基于不同体积分数的等效随机混凝土试件的氯离子质量分数细观统计结果... 氯离子诱发的腐蚀是海洋环境和除冰盐环境钢筋混凝土结构性能退化和寿命衰减的主要原因。本文采用细观统计的方法对氯离子在水泥基材料中传输的时空变异性进行研究。基于不同体积分数的等效随机混凝土试件的氯离子质量分数细观统计结果,分析氯离子质量分数和扩散系数的概率分布类型和时空变化规律。在此基础上,根据细观统计分析得到的骨料特性参数与氯离子扩散系数之间的定量关系和Spearman相关性,提出氯离子扩散系数的细观概率框架,并结合多组试验数据建立考虑骨料体积分数和粒径的氯离子扩散系数预测模型。研究结果表明:氯离子在细观混凝土中的传输具有强烈的骨料粒径效应、骨料颗粒数效应和大骨料局部效应;氯离子质量分数和扩散系数均具有显著的空间和时间变异性;氯离子质量分数服从正态分布或对数正态分布,而扩散系数服从对数正态分布。研究成果可对钢筋混凝土结构的概率型氯离子传输和使用寿命预测提供参考。 展开更多

关键词 混凝土 氯离子传输 概率模型 细观混凝土 随机特性

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混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟 被引量：6

10

作者 李宁 金祖权 +1 位作者 于泳 叶守杰 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第6期71-79,共9页

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区(ITZ),得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,... 基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区(ITZ),得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明:使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。 展开更多

关键词 数字图像处理 混凝土细观模型 氯离子传输 数值模拟

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基于真实骨料的细观混凝土建模及数值模拟 被引量：4

11

作者 张龙飞 谢浩 +1 位作者 冯吉利 陈燕伟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期135-142,共8页

基于激光扫描技术获取真实骨料三维形状,进而构建骨料库,基于“点阵”思想提出了一种新的随机骨料投放算法,借助MATLAB编制了构建三维混凝土细观几何模型的骨料投放程序,所构建的细观模型能够反映混凝土内骨料真实形态、空间分布和级配... 基于激光扫描技术获取真实骨料三维形状,进而构建骨料库,基于“点阵”思想提出了一种新的随机骨料投放算法,借助MATLAB编制了构建三维混凝土细观几何模型的骨料投放程序,所构建的细观模型能够反映混凝土内骨料真实形态、空间分布和级配等细观特征,对三维几何模型进行剖切,即可获得二维平面几何模型,对骨料体积分数为40%的卵石混凝土和骨料体积分数为30%、40%、50%的砾石混凝土典型切面内骨料的粗糙度、圆度和长细比分布特征进行统计分析。利用Python编写接口程序将上述二维切面几何信息导入到ABAQUS中进行网格划分,即可获得混凝土二维细观有限元模型,结合室内实验,基于内聚力模型的连续-非连续数值计算方法研究了不同骨料类型和骨料含量对混凝土单轴压缩破坏的影响规律。此外,该方法还可作为土石混合料、砾岩等具有随机分布特征的复合材料建模和力学性能研究的有效工具。 展开更多

关键词 激光扫描 骨料 混凝土细观模型 骨料投放算法 内聚力模型

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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

12

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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基于细观力学的混凝土数值模型研究 被引量：5

13

作者 梁昕宇 党发宁 +1 位作者 田威 陈厚群 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期129-134,212,共6页

详细分析了界面单元模型、接触面单元模型、CT图像三维重建模型三种细观混凝土数值模型的优缺点,并将数值计算结果与物理试验结果进行了对比。结果表明:混凝土接触面模型克服了界面单元模型中的界面层太厚、计算单元多、计算速度慢的弊... 详细分析了界面单元模型、接触面单元模型、CT图像三维重建模型三种细观混凝土数值模型的优缺点,并将数值计算结果与物理试验结果进行了对比。结果表明:混凝土接触面模型克服了界面单元模型中的界面层太厚、计算单元多、计算速度慢的弊端,且解决了原模型裂纹空洞区大的问题;而CT图像三维重建模型与实际物理模型能够一一对应,可以弥补传统随机混凝土骨料模型的不足。不仅可以使混凝土数值模型更接近于实际物理模型,而且可以较好地反映出了混凝土材料内部的力学特性。CT三维重建模型可为最终能够深入研究混凝土材料的细观破损机理开辟新的途径。 展开更多

关键词 细观混凝土 数值模型 细观损伤 CT

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基于CT图像的细观混凝土孔隙缺陷研究 被引量：9

14

作者 杜向琴 张臻 +1 位作者 娄宗科 李宗利 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期603-610,共8页

将混凝土看作由骨料、砂浆、界面和孔隙缺陷组成的细观非均质材料,借助计算机断层扫描(CT)技术,建立了考虑孔隙缺陷相的细观混凝土模型,对有、无孔隙缺陷情况下混凝土的受拉破坏过程及应力集中的大小与分布进行了对比分析,研究了孔隙缺... 将混凝土看作由骨料、砂浆、界面和孔隙缺陷组成的细观非均质材料,借助计算机断层扫描(CT)技术,建立了考虑孔隙缺陷相的细观混凝土模型,对有、无孔隙缺陷情况下混凝土的受拉破坏过程及应力集中的大小与分布进行了对比分析,研究了孔隙缺陷的面积统计分布规律.结果表明:孔隙缺陷的存在会增强混凝土材料的整体非均质性和拉应力分布的非均匀性,导致明显的应力集中;孔隙缺陷面积的分布规律基本符合Lognormal概率分布规律. 展开更多

关键词 计算机断层扫描 细观混凝土 孔隙缺陷 统计分布

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基于二维混凝土随机细观模型氯离子扩散数值模拟 被引量：5

15

作者 陈宣东 刘光焰 +2 位作者 虞爱平 王晓峰 黄达 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期669-673,共5页

混凝土形成过程具有一定的随机性,这导致混凝土各部分氯离子扩散性能具有随机性。研究假定氯离子在混凝土中的扩散性能服从正态分布的基础上,建立了氯离子扩散随机分布模型。通过考虑界面过渡区(ITZ)厚度的随机性,发展了混凝土细观骨料... 混凝土形成过程具有一定的随机性,这导致混凝土各部分氯离子扩散性能具有随机性。研究假定氯离子在混凝土中的扩散性能服从正态分布的基础上,建立了氯离子扩散随机分布模型。通过考虑界面过渡区(ITZ)厚度的随机性,发展了混凝土细观骨料模型。利用有限元模拟,研究了界面过渡区厚度、砂浆和界面过渡区的渗透性能对混凝土内部氯离子浓度分布的影响。 展开更多

关键词 细观混凝土 氯离子扩散 界面过渡区 数值模拟

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细观混凝土数值模型对比分析研究 被引量：8

16

作者 雷光宇 韩霁昌 +3 位作者 党发宁 李娟 李劲彬 陈超 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期318-323,共6页

从骨料的随机分布考虑,假定骨料为球形,分别模拟界面层为实体单元和接触面单元,建立了随机骨料分布模型和随机骨料接触面模型;基于CT图像,应用MATLAB和MIMICS软件,建立了不同特点的混凝土三维重建模型,对比分析以上模型的优缺点,从CT图... 从骨料的随机分布考虑,假定骨料为球形,分别模拟界面层为实体单元和接触面单元,建立了随机骨料分布模型和随机骨料接触面模型;基于CT图像,应用MATLAB和MIMICS软件,建立了不同特点的混凝土三维重建模型,对比分析以上模型的优缺点,从CT图像的CT数考虑,建立包含混凝土骨料的形状、级配、孔洞等的重建模型,该模型更加接近于真实的混凝土试件,为混凝土的细观数值模型研究提供了一条全新的研究思路,具有一定参考价值。 展开更多

关键词 细观混凝土 数值模型 随机骨料模型 随机骨料接触面模型 CT图像 重建模型

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基于数值流形元法的混凝土力学特性数值试验 被引量：2

17

作者 赵妍 张国新 +1 位作者 林易澍 武晓川 《中国水利水电科学研究院学报》 2011年第2期88-95,共8页

从混凝土细观结构出发,假定混凝土由砂浆、骨料界面组成的多相复合材料,以试验为基础赋予各相材料的参数模拟加载过程中从细观到宏观的力学响应。考虑各相组分的非均匀性,借助蒙特卡罗方法和Fuller级配公式,产生随机骨料模型。扩展后的... 从混凝土细观结构出发,假定混凝土由砂浆、骨料界面组成的多相复合材料,以试验为基础赋予各相材料的参数模拟加载过程中从细观到宏观的力学响应。考虑各相组分的非均匀性,借助蒙特卡罗方法和Fuller级配公式,产生随机骨料模型。扩展后的二阶流形元法,可以模拟混凝土受力、变形和破坏的全过程,可以追踪多裂隙的扩展,裂缝闭合后的压剪。开裂面可利用应力结果自动搜索,而不必人为预设。利用改进的流形元进行混凝土力学特性数值试验的模拟研究,再现了混凝土单轴受压、受拉试验在不同加载阶段微裂缝产生、扩展直至破坏的过程,及其宏观应力-应变曲线的变化情况。数值模拟结果与试验统计结果相符。 展开更多

关键词 混凝土细观结构 力学特性 随机骨料模型 二阶流形元

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海工结构服役寿命及保护层开裂模式细观数值模拟 被引量：3

18

作者 陈宣东 刘光焰 +3 位作者 刘恺德 虞爱平 黄达 荣华 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期776-782,共7页

通过在钢筋与混凝土交界面处施加时变边界位移建立非均匀锈蚀钢筋锈胀模型,其中混凝土损伤本构采用指数应力软化模型,时变边界位移采用Faraday定律对氯离子浓度积分计算得到。参数化分析保护层厚度、钢筋位置、钢筋直径等因素对服役寿... 通过在钢筋与混凝土交界面处施加时变边界位移建立非均匀锈蚀钢筋锈胀模型,其中混凝土损伤本构采用指数应力软化模型,时变边界位移采用Faraday定律对氯离子浓度积分计算得到。参数化分析保护层厚度、钢筋位置、钢筋直径等因素对服役寿命及保护层开裂模式的影响。研究结果表明,服役寿命随保护层厚度增加而增长,而且增加幅度逐步增大,而钢筋直径变化对服役寿命影响较小,角部钢筋锈蚀则导致结构服役寿命缩短;中部钢筋的锈蚀使得保护层出现三条主裂缝,当保护层较小,保护层破坏模式为凸起式破坏,保护层较大时则将出现层裂;同时,角部钢筋锈蚀将在保护层内形成两条主裂纹,最终导致角部保护层脱落。 展开更多

关键词 服役寿命 混凝土细观力学 钢筋锈蚀 保护层开裂

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基于质点平衡法的混凝土三点弯曲梁破坏过程模拟

19

作者 魏勇 熊勃勃 卢晓春 《水电能源科学》 北大核心 2021年第3期120-123,共4页

针对现有混凝土破坏过程模拟方法存在的不足,将质点平衡法应用于混凝土三点弯曲梁的开裂特性模拟。结果表明,结构自身的应力分布决定裂缝的分布区域,而混凝土内部各组分的力学性能直接决定裂缝细部扩展路径,质点平衡法适合模拟考虑细观... 针对现有混凝土破坏过程模拟方法存在的不足,将质点平衡法应用于混凝土三点弯曲梁的开裂特性模拟。结果表明,结构自身的应力分布决定裂缝的分布区域,而混凝土内部各组分的力学性能直接决定裂缝细部扩展路径,质点平衡法适合模拟考虑细观结构的混凝土结构的开裂特性。研究成果可为混凝土细观力学特性的研究提供参考。 展开更多

关键词 质点平衡法 混凝土细观力学 开裂特性 混凝土三点弯曲梁

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基于随机细观骨料的钢筋表面氯离子浓度概率分布研究 被引量：3

20

作者 陈宣东 荣华 +2 位作者 梁秒梦 虞爱平 明阳 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第11期3593-3600,共8页

氯盐侵蚀诱发钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要因素之一。研究钢筋表面氯离子浓度概率分布对于预测海洋工程的服役性能具有十分重要的意义。通过引入随机厚度的界面过渡区,建立了包含骨料、界面过渡区以及砂浆的三相混凝... 氯盐侵蚀诱发钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要因素之一。研究钢筋表面氯离子浓度概率分布对于预测海洋工程的服役性能具有十分重要的意义。通过引入随机厚度的界面过渡区,建立了包含骨料、界面过渡区以及砂浆的三相混凝土细观模型。在此基础上,结合氯离子扩散理论,建立了氯离子扩散细观数值模型。研究结果表明,骨料对氯离子的扩散具有阻碍作用,增加了氯离子的扩散路径。通过对6000个钢筋表面氯离子浓度的模拟结果进行统计分析,发现:当骨料率为40%(体积分数)时,钢筋表面氯离子浓度呈双峰分布;当骨料率小于40%时,钢筋表面氯离子浓度近似呈正态分布;随着骨料率的增加,钢筋表面氯离子浓度不断减小,变异系数不断增大。 展开更多

关键词 钢筋混凝土 氯离子侵蚀 数值模拟 概率分布 细观混凝土 界面过渡区

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