基于改进随机骨料模型的混凝土细观断裂模拟

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1、ISSN1000-0054.清华大学学报(自然科学版)2008年第48卷第3期12/36CN11-2223/NJTsínghuaUnív(Sci&.Tech),2008,Vol.48,No.3348附351.356基于改进随机骨料模型的混凝土细观断裂模拟唐欣辙，张楚汉(清华大学水利水电工程系，水沙科学与水利水电工程国家2重点实验室，北京100084)摘要2为了更好地研究混凝土的力学性能和破坏机嚷，该将1昆凝土视为由砂浆慕质、骨料和两者之间的交界文在已有细观力学模型的基础上，发展了高效的骨料投放方面组成的三相复合材料，用细观屡次

2、上简单的本构法及单元筛分准则.基于连续介质力学的方法，采用弹性损关系来模拟复艇的宏观断翻过程.伤本构关系描述混凝土细观各相材料力学行为，建立了随机本文以已有的细观力学模型为基础，发展了高骨料数值模型及相应的细观单元参数选取方法.以多组不同效的骨料投放方法(骨料含量>65%)及单元筛分准骨料分布的Petersson三点弯曲梁为例，分析和探讨了混凝则，由此建立了随机骨料数值模型。本文还提出了一土的破坏机理.结果表明，该数值模型能较好地模拟混凝土I种相应的细观单元参数施取方法，基于一类1昆凝土型断裂拉伸破坏全过程，与试验结果表现出良

3、好的'川军立性.弹性损伤本构关系描述细观各相材料力学行为，对关键词g非均质混凝土，随机骨料模型，细观力学棍凝土切口二三点帮梁试脸进行了数值仿真，分析了中图分类号:TV313文献标识码:A同级配不同骨料颗粒分布特征对裂纹扩展性恋及宏文章编号:1000-0054(2008)03-0348翩04观力学性能的影响，井与试验结果进行了比较。1随机骨料模型Simulationofmeso-fractureforconcretebasedonthedeveloped1.1骨料分布的随机生成方法randomaggregatemodel本文计算

4、模型中骨料形状限定为凸多边形，慕TANGXlnwel.ZHANGChuhan于文[7J的方法随机生成决定骨料基本形状的"骨料(StateKey1二aboratoryotHydr，帽cleneeandHydraullcEngln嗣rlng，基"，然后生长成任意凸多边形。各粒径尺度的骨料DepartmentotHydraulicEnginee时回事，TsinghuaUniverslty,数量根据实际使用说凝土材料的配合比及各级配骨膨eijing100084,China)料的分布情况确定，从而使得生成的骨料颗粒遵循Abstract,

5、Basedonformermeso阳mechanicsmodels,8neff阳ient指定的级配剧线。为了直接完成随机骨料的投放，并aggregatesdepositionmethodandanelementsdivisioncriterionare且保证较高的骨料含量，本文采用"封装摆放法"，即developedinordertostudythemechanicalcharacteristicandthefailuremechanísmofconcretebetter.Basedonthecontinuum将已生成的骨料紧

6、密地"封辑"在矩形箱中，按mechanics,areasonablemeso-mechanicsmodelofconcreteandaMonteCarlo法随机选取短形箱逐居依次摆放在指parameterschosenmethodformeso-elementsarepresentedwhichusetheelasticdamagedstress-strainrelationstodescribemechanical定区域，并保证摆放处为该层的最低处。通过调整behaviorsoftheconcrete.Numericalex

7、perimentswithrandom"箱"与"箱"之间的间距，得到指定密实度的瞄机骨distributionofaggregatesforconcretesamplesforsimulating料模型。该方法避免了骨料相互重叠的判断，提高了Petersson'83-Pοintbendingbeamarethenaccomplished,fromwhichthefailuremechanÍ!lmofconcreteonmesoscaleis骨料的投放效率，节省丁计算时间。例如，按照典型investigated.Itisshow

8、nthatthenumericalmodeisabletocapture的三级配要求(小石z中石z大有=3:3叶，质最比),thecompleteproce98ofconcretemode翩1tensilefracture,which可得到如图1所承分布。其中骨料含量达67.