摘要：将混凝土看作由骨料、砂浆及它们之间的界面组成的三相复合材料,在细观层次上建立了均质混凝土棱柱体试件的随机骨料模型,分别赋予细观单元弹脆性和弹塑性本构关系,研究了采用不同本构关系的混凝土棱柱体试件在单轴压缩荷载作用下的细观损伤演化过程,分析了宏观应力应变曲线的差异,并将计算结果与试验结果做了比较。结果表明:混凝土试件的破坏是由于细观损伤的积累导致的;界面相是混凝土材料内部最薄弱的地方;砂浆单元采用弹塑性本构关系时所得混凝土棱柱体受压的宏观应力-应变全曲线与试验结果比较接近。

摘要：利用显微摄像可视化跟踪技术、数字信息计算机实时处理技术,结合数字图像识别分析手段,对砂土管涌的整个过程进行跟踪记录,从细观角度揭示渗流过程中系统几何特性和水力特性的复杂变化。得到水头,水力梯度,颗粒位移场和孔隙率等量的动态变化过程,并对整个渗流过程中加压速率对管涌发展的影响,颗粒的运动特点,颗粒流失的分布特点以及渗漏通道的贯穿进行分析,揭示水土相互作用贯穿于管涌发展的全过程。

摘要：利用空心圆柱仪对砾石土进行三轴压缩、扭剪、三轴–扭剪联合3种单调加载路径试验以及应力主轴旋转路径试验。通过设计新型加载路径,实现应力主轴在不同应力水平下往复旋转,并在旋转时保持广义剪应力不变。试验结果表明,随着应力水平的增加,主轴旋转产生的广义剪应变呈现先增大、后减小、再增大的规律;主轴旋转会造成试样强度明显下降,内摩擦角显著减小,其破坏时刻的应力圆位于三轴–扭剪联合加载路径应力圆的内部。对三轴压缩和扭剪2种路径试验进行离散元细观分析,发现扭剪力作用下试样会形成水平滑动面。最后,对应力主轴旋转造成试样强度下降的原因进行分析和讨论。

摘要：利用自行设计的离心机细观图像观测系统,在离心机上对有地下结构的饱和砂土层进行了地震液化宏细观模型试验。离心机细观图像观测系统主要由高速摄像机、地铁车站模型和工控机组成。摄像机安装在地铁车站模型内部,通过深埋和浅埋车站模型可以实时动态记录地震发生过程中砂土地基不同深度砂颗粒运动细观图像,同时测量了加速度和超孔隙水压力等宏观地震响应特性。利用图像处理技术对拍摄的细观照片进行分析,从颗粒运动特性、颗粒长轴定向、接触法向、接触数和孔隙率等细观组构参量的动态变化揭示不同深度的饱和砂土地基液化的细观机制。试验表明:深层砂土在地震作用下的运动表现为类似管涌特征,颗粒长轴经过地震后偏向竖直方向,而浅层砂土的运动表现为砂沸,颗粒长轴排列地震后较均匀。饱和砂土地震响应宏观特征与细观组构变化具有良好的一致性。试验结果有助于从细观层面揭示砂土液化的机理。

摘要：混凝土作为非均质材料,其材料性能存在随试件几何尺寸变化的尺寸效应。该文在细观层次上将混凝土看作由粗骨料、砂浆和二者界面过渡区组成的三相复合材料,采用刚体弹簧元数值方法模拟了混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗压强度的尺寸效应,并与已有的试验结果进行了对比验证。结果表明:劈裂加载的试件破坏形态和劈裂抗拉强度与试验结果均具有良好的一致性,并且小尺寸试件所表现出的尺寸效应要明显于大尺寸试件;对不同尺寸四点弯曲钢筋混凝土梁开展细观数值分析得到跨中截面混凝土的弯曲抗压强度,随着梁有效高度的增加,名义弯曲抗压强度整体上呈现降低的趋势,但当梁有效高度大于240mm时趋于稳定。

摘要：在细观层次上将混凝土视为由粗骨料、硬化水泥砂浆及界面粘结带组成的三相非均质复合材料,能够较好地模拟混凝土加载时的裂缝扩展过程和分布规律。本文采用细观刚体弹簧元法模拟了钢筋混凝土梁的弯曲受力性能和破坏过程,加载方式采用两点对称加载。数值计算得到了钢筋混凝土梁的破坏形态和荷载-变形曲线,并分析了受力过程中纵向钢筋的应力变化。与试验结果对比表明,细观刚体弹簧元法可以有效模拟钢筋混凝土梁的裂缝开展过程、破坏形态和荷载-变形响应。

摘要：为在细观层次研究混凝土轴心受拉状态下的损伤破坏机理,基于ANSYS参数化设计语言,建立了能够表征混凝土骨料随机分布和细观相材料力学参数非均匀性的混凝土轴心受拉试件细观数值模型.通过数值模拟,得到了混凝土内部微裂缝产生、发展直至试件断裂的演化过程和应力—应变曲线.结果表明,对于混凝土轴心受拉试件,虽然受到均匀拉应力的作用,但是由于骨料分布的随机性和细观相材料力学性质的差异,试件内应力和应变分布并不均匀,裂缝扩展存在弥散、集中、局部化阶段.骨料的存在既是导致裂缝产生的根源之一,又可在一定程度上阻碍裂缝的发展.本文的数值方法可以克服物理试验加载时难以对中的局限,弥补宏观层次采用均匀化方法研究的不足,有利于揭示混凝土轴心受拉损伤的破坏机理.

摘要：初始缺陷会对钢纤维增强水泥基复合材料(SFRCC)的力学性能产生较大影响。通过参数化语言,建立了由钢纤维、水泥砂浆基体及界面过渡区构成的二维SFRCC模型,布置了界面、砂浆、表面和三处同时存在的四种初始缺陷类型,并结合Weibull分布函数建立非均质模型,模拟了不同初始缺陷下非均质SFRCC试件单轴拉伸破坏的过程。结果表明:不同类型初始缺陷对不同平均方向效应系数SFRCC材料抗拉强度影响程度不同;探究了不同类型初始缺陷对SFRCC材料细观单元力学性能的影响;揭示了非均质SFRCC材料存在不同初始缺陷时的拉伸损伤过程及破坏机理。

摘要：岩土材料细观与宏观概念的界定有个相对尺度的区别.当前对于岩土体宏观与细观参数间规律的探索主要集中在本构关系和计算分析两个方面.论文利用颗粒流,设计了无摩擦作用下3个颗粒间黏结强度增加、弱黏结和强黏结作用下19个内摩擦角在0-90度单调增加等共计41组单轴压缩数值试验.分析发现:(1)颗粒间黏结强度的增加,使得粒间较难破裂,微裂纹数量急剧减少.(2)黏结强度一定时,45度前后破坏模式截然不同,与剪切破坏角有关.(3)强黏结峰后曲线跌落明显,脆性破坏特征明显.(4)颗粒间强度参数的变化,不改变能量转移模式,黏结强度的改变使得应变能占输入能量的比例提高,即材料破坏的塑性渐变减小.弱黏结时,随着内摩擦角的增加应变能占输入能量比例逐步减小.强黏结时,应变能占输入能量比例近似,减小不明显.

摘要：本文从细观角度介绍了碳纤维增强树脂基复合材料孔隙微观特征对结构力学性能的影响,综述了国内外学者在该领域的研究进展,为复合材料制作工艺过程控制孔隙和结构可靠性设计一体化研究提供参考,对国内学者针对碳纤维增强树脂基复合材料研究和发展提供重要的理论依据。