摘要：采用ANSYS程序APDL参数化设计语言,建立了炸药力学性能细观尺度仿真模型,选取B炸药作为验证对象,计算了其弹性模量和泊松比,结果与文献相吻合。在此基础上,进一步研究了炸药颗粒的粒径变化对于其有效弹性性能的影响。结果表明:即使不考虑炸药颗粒的详细粒径分布,也能得到满足工程精度的计算结果。

摘要：蒸压加气混凝土(Autoclaved Aerated Concrete,简称AAC)作为一种新型绿色建筑材料,是唯一能满足65%建筑节能设计标准要求的单一墙体材料,集新型墙体材料、保温绿色材料、防火材料于一体,是现阶段建材发展的主要产品之一。随着对墙体自保温要求越来越高,自保温制品对导热系数的要求也更高。本文通过概括国内外相关学者对AAC的力学和热工性能的研究现状,探讨了在细观尺度方面AAC改性性质的研究,提出AAC的性能与孔的形式、孔隙率及孔壁的密实度等关系较大,AAC的优化生产技术也应围绕上述指标进行改进,以达到指导AAC的生产及工程应用的目的。

摘要：为探究沥青混合料内部非均匀性对其开裂行为的影响,通过室内试验获取有限元模型所需参数;使用插件实现骨料随机投放,并分别在骨料-砂浆界面处和沥青砂浆单元间插入内聚力单元,基于内聚力模型对细观尺度下沥青混合料中裂缝的萌生、扩展和失效全过程进行模拟;探讨了骨料物理力学性质和界面黏结强度对沥青混合料抵抗拉伸开裂性能的影响。本文研究成果可为沥青混合料的设计提供理论和数据支撑。

摘要：介绍了一种混凝土构件三维细观数值模型及球形骨料参数随机投放算法。基于Python语言自身的优势以及与有限元软件的良好对接,使用Python语言编写程序实现了骨料生成、骨料几何参数有效性判断、混凝土构件几何模型建立及网格划分的过程,并借助钢筋混凝土拉拔试验数值模拟验证了其有效性。

摘要：阐明页岩初始结构特征、破裂演化规律和破坏模式形成机制,对页岩气储层改造至关重要。鉴于此,开展单轴压缩条件下页岩的在位微米CT试验,研究页岩内部结构特征及其对页岩破裂演化和破坏模式的影响规律。基于试验结果,描述页岩在单轴压缩条件下的内部结构变化,分析基于裂纹体积的页岩破裂演化阶段,量化破坏页岩的三维裂纹发育程度和连通情况,在此基础上,归纳页岩在单轴压缩条件下的2种破坏模式,分析页岩细观矿物分布特征及其对破坏模式的影响。除此之外,根据CT图像识别的矿物分布规律,开展含矿物条带数值试样的单轴压缩模拟试验,揭示矿物条带对页岩破坏模式的影响机制。相关研究成果对页岩破裂机制和矿物增渗机制研究具有重要的参考价值,对页岩气开采方案优化设计具有明确的指导意义。

摘要：固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值模拟三个方面,论述了轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展。总结讨论了实现真实烧蚀工作环境的模拟和影响烧蚀实验参数的控制是高温烧蚀实验的难点,对于铝颗粒添加下工况的烧蚀实验和在细观尺度下热结构特性参数的测定实验是重点;提出从实验件类型、实验系统设计和对比有无铝颗粒添加下的工况进行烧蚀实验;提出采用一种热稳定性材料取代界面的实验方案进行热结构特性参数的测定实验。在热结构特性研究的细观尺度方面,组分材料之间的界面对热结构特性的影响有待深入研究,提出在代表性体积单元模型的基础上引入温度的周期性边界条件来实现热结构参数的预测。在气粒两相流数值模拟方面,发动机内不同相之间相互耦合作用以及对轴编C/C复合材料的机械侵蚀是数值模拟研究的难点,提出使用SDPH-FVM耦合的方法去解决内流场燃烧流动的问题,进一步可用来揭示内流场燃烧流动机理。

摘要：裂纹形核是结构疲劳损伤演化的初级阶段。基于Tanaka-Mura微裂纹形核机制,提出恒幅交变载荷下结构表面疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型。设细观尺度的晶粒尺寸、晶粒取向欧拉角为随机变量,借助Schmidt因子建立细观主应力与分解切应力之间的关系。考虑到晶粒取向随机性和紧邻晶粒影响因素,导出分解切应力变程的概率分布。进一步运用矩法和次序统计量模型获得任一晶粒中疲劳裂纹形核寿命和结构热区晶粒群多裂纹分散形核寿命的概率分布。数值算例验证了所提模型与方法的可行性和合理性。新模型在裂纹形核寿命研究中引入了细观物理参数和几何参数的概率统计信息,可为多晶体金属结构件的疲劳可靠性评估和抗疲劳概率设计开辟精细化分析的新途径。

摘要：为了给沥青混合料骨架细观结构设计、路用性能验证与施工质量管控提供快速、有效的技术评价手段和检测方法,提升沥青路面的施工质量,自主开发了沥青混合料细观结构分析系统,分析了不同沥青混合料间骨架接触细观特征的差异,建立了骨架接触细观评价指标与沥青混合料宏观抗车辙性能之间的多尺度关系。结果表明,接触点数量不适宜作为评价沥青混合料骨架的细观指标,而平均配位数、骨架率和自由粗集料含量均能作为骨架接触细观结构的评价指标。骨架率、自由粗集料含量的极限标准分别为41.26%和82.27%,平均配位数范围为0.4~1.72。沥青混合料设计过程中,各细观参数标准为■、C≤24.43%、S≥28.02%,可作为设计骨架型沥青混合料的细观指标标准。

摘要：将混凝土视为由骨料、砂浆以及它们之间的界面过渡区(ITZ)组成的细观复合材料,建立了一种包含零厚度粘结单元在内的有限元模型,将粘结单元嵌入到ITZ中以及砂浆单元的边界上,以形成潜在的裂缝发展路径。利用该模型对已生成的二维混凝土试件进行了单轴压缩的数值试验,获得了试件的应力-应变关系曲线以及试件从微裂纹萌发、裂缝开展到最后压溃破坏过程的裂缝演变状态,得到的宏观裂缝及溃裂形态与轴压物理试验十分相近,得到的力学响应曲线与物理试验也呈现良好的一致性。

摘要：随着粉煤灰混凝土越来越广泛的使用,研究粉煤灰混凝土的细观开裂特性对于粉煤灰混凝土优化设计具有非要重要的意义。以内聚力模型为基础,通过数值试验的方法研究了不同粉煤灰掺量和不同孔隙率对混凝土细观力学参数和开裂的影响。研究结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,掺量对砂浆界面单元的影响程度逐渐降低,对ITZ界面单元的影响逐渐增强;粉煤灰混凝土内部孔隙处会形成应力集中现象,微裂纹沿着孔隙发展,降低了混凝土的承载能力。在混凝土的生产设计中,应平衡结构承载能力和经济要求,对掺合料的种类和用量进行合理选择。