| 【中文题名】 | 基于随机骨料模型的混凝土细观损伤与宏观强度研究 |
| 【英文题名】 | Studies on Meso-Level Damage and Macroscopical Strength of Concrete by Random Particle Model |
| 【学科专业】 | 水工结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-9-21 |
| 【中关键词】 | 混凝土,细观层次,力学性能,蒙特卡罗法,随机骨料模型,单轴强度 |
| 【英关键词】 | concrete,Meso-level,mechanics characteristic,Monte-Carlo method,random aggregate model,uniaxial strength,size effect, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑材料>非金属材料>混凝土及混凝土制品> |
| 【论文摘要】 | 混凝土是工程中广泛使用的一种建筑材料。其力学特性的研究对充分发挥材料的强度,提高设计水平和降低工程造价具有十分重要的意义。科研及技术人员采用不同的试验设备和试验手段对混凝土的力学特性进行了大量的试验。近年来,随着高速度、大容量计算机的出现以及有限元法等计算技术的迅速发展,传统的试验方法及设计分析方法面临着挑战。研究人员基于不同的试验模型,采用不同的数值计算方法进行了数值实验。数值实验可以克服普通实验室试验的一些不足,有利于解释实验中发生的各种现象,并为改进试验设计提供数值分析基础。此项研究工作是目前混凝土材料研究领域的重要发展趋势之一,细观力学的研究已经在混凝土的微观结构和宏观力学特性之间架起了一座桥梁。
本文采用随机骨料模型和双折线损伤模型相结合,在细观层次上对混凝土在单轴荷载作用下的力学特性和破坏机理进行了数值研究。并对混凝土的强度尺寸效应和材料参数的影响进行了数值计算与分析研究。论文从混凝土的内部结构入手,认为它是由粗骨料、水泥砂浆基体和界面粘结带组成的非均匀质的复合材料。由Walraven 公式确定各级骨料颗粒,并用蒙特卡罗法,在平面上随机确定骨料的位置和数量,生成随机骨料结构,然后再将其剖分为有... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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ABSTRACT |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-18 |
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1.1 混凝土细观力学研究方法 |
10 |
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1.2 混凝土细观力学研究进展及成果 |
10-16 |
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1.2.1 混凝土细观力学的研究背景 |
10-12 |
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1.2.2 混凝土细观力学的试验研究 |
12-13 |
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1.2.3 细观力学数值模拟研究 |
13-16 |
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1.3 各种模型存在的不足和有待深入研究的问题 |
16-17 |
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1.4 本文主要研究内容 |
17-18 |
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第2章 混凝土破坏机理 |
18-28 |
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2.1 混凝土损伤断裂分析 |
18-25 |
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2.1.1 混凝土破坏机理的基本观点 |
18-20 |
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2.1.2 混凝土损伤断裂力学分析方法 |
20-23 |
|
2.1.3 混凝土损伤破坏机理 |
23-25 |
|
2.2 混凝土力学性能 |
25-28 |
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2.2.1 单轴混凝土力学性能 |
25-28 |
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第3章 混凝土随机骨料分布理论 |
28-38 |
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3.1 混凝土骨料粒径分布的研究 |
28-31 |
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3.2 蒙特卡罗法 |
31-32 |
|
3.3 随机骨料分布模型 |
32-34 |
|
3.4 混凝土随机骨料分布模型的有限元网格自动剖分方法 |
34-38 |
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3.4.1 Voronoi图 |
34-35 |
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3.4.2 平面 Delaunay 三角剖分 |
35 |
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3.4.3 规则三角形网格自动剖分方法 |
35-36 |
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3.4.4 材料性能的计算机识别 |
36-38 |
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第4章 双折线损伤模型及有限元程序介绍 |
38-42 |
|
4.1 双折线损伤模型 |
38-39 |
|
4.2 有限元程序介绍 |
39-41 |
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4.2.1 骨料颗数计算程序 |
39 |
|
4.2.2 随机骨料分布生成程序 |
39-40 |
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4.2.3 网格剖分及单元属性识别程序 |
40 |
|
4.2.4 有限元计算程序 |
40-41 |
|
4.3 分级加载中的加载原则 |
41 |
|
本章小节 |
41-42 |
|
第5章 混凝土单轴抗拉强度的数值研究 |
42-55 |
|
5.1 单轴受拉荷载作用下的混凝土力性能研究 |
42-45 |
|
5.1.1 混凝土数值实验模型生成 |
42-43 |
|
5.1.2 混凝土单轴抗拉强度力学性能研究 |
43-45 |
|
5.2 裂缝扩展分析 |
45-47 |
|
5.2.1 损伤单元分布规律分析 |
45-46 |
|
5.2.2 裂纹扩展规律分析 |
46-47 |
|
5.3 混凝土单轴抗拉强度的尺寸效应研究 |
47-53 |
|
5.3.1 250mm×250mm 立方体试件单轴抗拉强度的计算 |
48-50 |
|
5.3.2 450mm×450mm 立方体试件单轴抗拉强度的计算 |
50-52 |
|
5.3.3 模拟计算成果分析 |
52 |
|
5.3.4 随机骨料分布对抗拉强度的影响 |
52-53 |
|
5.4 材料参数对抗拉强度的影响 |
53-54 |
|
5.4.1 砂浆体抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响 |
53-54 |
|
5.4.2 粘结带抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响 |
54 |
|
本章小结 |
54-55 |
|
第6章 混凝土单轴受压作用下力学性能研究 |
55-68 |
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6.1 单轴受压荷载作用下的混凝土力性能研究 |
55-58 |
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6.1.1 混凝土数值实验模型生成 |
55-56 |
|
6.1.2 混凝土单轴抗压强度力学性能研究 |
56-58 |
|
6.2 裂纹扩展分析 |
58-61 |
|
6.2.1 损伤分布规律分析 |
58-59 |
|
6.2.2 裂纹扩展规律分析 |
59-61 |
|
6.3 混凝土单轴抗压强度的尺寸效应研究 |
61-66 |
|
6.3.1 250mm×250mm 立方体试件单轴抗压强度计算 |
61-63 |
|
6.3.2 450mm×450mm 立方体试件单轴抗拉强度的计算 |
63-65 |
|
6.3.3 模拟计算成果分析 |
65 |
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6.3.4 随机骨料分布对抗拉强度的影响 |
65-66 |
|
6.4 材料参数对抗压强度的影响 |
66-67 |
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6.4.1 砂浆体抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响 |
66 |
|
6.4.2 粘结带抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响 |
66-67 |
|
本章小结 |
67-68 |
|
结论与展望 |
68-69 |
|
参考文献 |
69-72 |
|
致谢 |
72 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.124341 |
