基于细观模型的混凝土开裂过程数值研究

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1、评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：浙江大学硕上学位论文摘要浙江大学研究生学位论文独创性声明mmY帅1『『『118『『f『15『

2、『『『『『『『『2⋯0『ff『『6必本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝望盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：粕j．笙签字日期：切I1年岁月卢日学位论文版权使用授权书本学

3、位论文作者完全了解迸姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝婆盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：吖n豫盈签字日期：1日11年3月扣日导师签名：{)善们∽签字日期：2口lf年弓月l／日浙江大学硕士学位论文摘要致谢时光如水，不知不觉，两年半就这样在转瞬间从指尖滑过，昨日初入求是园时的情景仿佛依稀可见，而今日却即将离开这里。人生又能有几个两年半呢?在求是园的两年半中，导师谆谆之教诲，

4、同学、师兄弟间亲密之友谊，都使得这两年的时光难忘、充实而快乐，若人生的每一个两年半都能如此，多幸哉。导师陈水福教授，在这两年半的时间里，无论在学术上，为人上，还是在生活上，都给了我细致而全面的指导和关心。从他的身上，我们学到了很多，有从事学术时的严谨，有做事的专注，有对于生活的乐观，有待人的谦逊随和。两年半的时间里，陈老师在学术上和工作中耐心的指导和传授，使我在学术能力和专业能力上都有很大的提升，这将是我以后工作和学习的坚实基础和起点。在此，向我的导师陈水福教授，表示最真挚的感谢。还要感谢教研室的唐锦春教授、孙炳楠教授、楼文娟教授、杨骊先副教授、陈勇副教授、沈国辉副教

5、授等老师，他们对我的每一次指导对于我来说都是一笔宝贵的财富。本文的工作是国家重点自然科学基金项目“现代混凝土结构施工期性能的基础研究”(项目编号50838008)的一部分，得到了国家自然科学基金委员会的资助，在此表示衷心的感谢。同时感谢此项目总负责人金贤玉教授对论文研究工作的关心和指导。感谢结构计算机分析研究组的李焕龙博士，王琦博士、王昕博士、章李刚博士、杨伦博士，王旭硕士、杨俊涛硕士、龚盈硕士、崔碧琪硕士、汪小娣硕士、盛建康硕士、郑永鑫硕士、孙陶苑正硕士、柳国光硕士等的帮助，教研室团结互助、活跃严谨的学术氛围使我受益良多，同门之间的友谊使得两年半的生活充实而愉快。借

6、此机会还要感谢我的父母和家人．感谢父亲和母亲二十多年来对我的养育和教导，然父母之思有岂能以感谢二字表达，唯有继续努力和进取，方能回报他们的养育之思。最后，感谢评阅本篇硕士论文和出席论文答辩的各位专家教授在百忙之中给予的宝贵指导。胡乐生谨致2011年3月于浙大紫金港浙江大学硕士学位论文摘要混凝土是一种非常复杂的多相复合材料，它的力学性质依赖于其不同组分各自的力学性能。同时，混凝土内部构造又显著地影响着裂纹的萌生和发展。所以用细观层次上的研究方法，将混凝土材料看成是一种非均匀的混合材料成为了研究混凝土各方面性能的有力手段。正是基于这个想法，本文致力于提出一种模拟混凝土开裂

7、行为的数值方法，其关注点是混凝土内部细观结构的模拟以及材料准脆性力学性能的本质。在细观层次上，混凝土被视为是由骨料、砂浆以及它们之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料。本文通过建立骨料颗粒结构来模拟混凝土的内部结构，骨料拥有多边形或者多面体形状，它们被均匀的砂浆基质包裹着。本文提出了一种细观粘结模型，对建立的拥有细观材料结构的数值试件进行常规有限元网格划分，并在该网格中插入一层粘结单元来表示裂缝开展的潜在路径。赋予粘结单元某种非线性的牵引力一分离本构关系，这样混凝土材料的开裂行为便可以重现。为了避免收敛性难题，采用了通用有限元程序ABAQUS／Explicit中

8、的一种动力显式算法来求解这种高度非线性问题。用提出的细观粘结模型模拟了立方体试件在轴拉、劈裂以及轴压三种荷载下的力学行为，得到了相当真实的力学响应、裂缝开展过程和最终破坏形态。在此基础上研究了加载速度、骨料体积含量以及随机力学参数对轴拉力学响应的影响。并通过劈裂试验研究了骨料粒径对裂缝过程区尺寸大小的影响。最后，对细观粘结模型进行了三维扩展，模拟了三维状态下的轴拉试验。得到了与二维相似的力学行为，但其强度较二维略高。关键词：混凝土，细观，粘结单元，开裂，数值模拟II浙江大学硕士学位论文摘要AbstractConcreteisaverycomplexm