摘要：为研究全级配混凝土在等幅、变幅及阶梯重复荷载作用下的疲劳特性,揭示材料特性与疲劳应力水平对其疲劳寿命的影响规律,通过自编程序建立二维随机骨料模型,运用有限元软件和耐久性疲劳分析软件进行联合仿真,对全级配混凝土细观结构进行应力分析和疲劳分析,探讨了不同骨料分布、骨料形状及疲劳应力水平对混凝土疲劳性能的影响,并估算了疲劳寿命。结果表明:在阶梯重复荷载作用下,骨料形状和分布对混凝土疲劳寿命影响较小,而疲劳应力水平对疲劳寿命影响较大;圆形和椭圆形骨料混凝土疲劳寿命较高,多边形骨料寿命较低;在疲劳加载破坏过程中,骨料界面先起裂,然后裂纹逐渐扩展贯通,最后导致整个试件完全破坏,可见骨料界面是混凝土中的薄弱部位,其寿命直接影响整个混凝土试件的寿命。研究成果为后续混凝土疲劳性能研究提供了参考。

摘要：堆石料的力学特性与应力路径相关,而常规三轴试验的应力路径与堆石坝工程填筑期坝体内的应力路径差别较大,因此本文采用考虑颗粒破碎效应的随机颗粒不连续变形分析(SGDD)方法进行等应力比加载路径下堆石料三轴试验的细观数值模拟,研究固结应力和加载应力比对堆石料强度和变形特性的影响.模拟结果表明:固结应力和加载应力比对堆石料的力学特性影响较大,随着固结应力的增加、加载应力比的减小,应力应变曲线由应变软化型向硬化型转化,试样也由低压剪胀向高压剪缩转变;p-q平面内的强度包络线具有明显的非线性;细观组构量的演化规律与堆石料的宏观力学特性密切相关.

摘要：以钢筋混凝土梁为研究对象,考虑钢筋非均匀锈蚀膨胀效应,建立三维钢筋混凝土梁剪切破坏分析的数值分析模型.通过多阶段分析方法(钢筋锈蚀阶段,构件性能退化阶段)探索锈蚀对结构力学行为的影响.钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,获得保护层的破坏状态,并以此“最终状态”作为之后混凝土梁静载试验的“初始条件”输入,进而模拟构件的力学行为.在验证了多阶段数值模型合理性的基础上,分析了纵筋锈蚀、剪跨比对无腹筋混凝土梁抗剪性能的影响规律.结果表明,纵筋锈蚀使混凝土梁产生明显的纵向裂缝.纵筋锈蚀率增大,保护层开裂区域增加,梁的抗剪承载力下降严重.另外,剪跨比对梁的抗剪承载力产生影响,剪跨比对未锈蚀梁的影响明显大于对锈蚀梁的影响程度.最后,基于模拟结果对相关设计规范中的抗剪承载力计算公式进行了讨论,发展建立了考虑锈蚀影响的无腹筋混凝土梁抗剪承载力计算方法.

摘要：在细观层次上,混凝土可以被看作由水泥基、分散粒子和界面过渡层组成的三相复合材料。首先,基于骨料分布和形态的随机特性,将瓦拉文公式推广应用于确定二维混凝土试件截面凸多边形骨料分布,提出圆形骨料模型中以圆骨料的面积为控制参数,以圆内接多边形为基架的凸多边形随机骨料算法。进而以C80高强高性能混凝土为例,对数值试样进行单轴受压的数值模拟,得到相应的应力-应变曲线和损伤演化图。数值模拟结果与物理试验结果对比表明本文提出的数值模型合理可行。

摘要：对碳化作用细观求解方法进行梳理改进,利用传输和反应过程状态变化的路径依赖特点,规避了传统方法大规模矩阵求解,提出了基于扩散路径映射的碳化细观模拟方法。方法基于Dijkstra路径算法对界面层影响进行修正,建立水泥浆体扩散路径算法,得到环境表面到水泥浆体的最短路径网络;通过水泥浆体代理模型,模拟水化反应、碳化反应以及材料孔隙率变化的耦合碳化过程,得到关键指标(氢氧化钙浓度)沿扩散路径的时变分布;最终依据相同的扩散路径长度进行结果映射,实现碳化作用中关键物质浓度随时间空间分布的高效精准预测。通过材料试验对比校验,扩散路径映射方法模拟结果能够准确反应混凝土碳化深度范围;与传统偏微分求解方法对比,扩散路径映射方法能够在细观尺度精准模拟关键物质空间分布情况,且求解效率提升20倍以上,存储空间需求降低为偏微分求解的2%以内。

摘要：基于混凝土干湿循环试验和混凝土细观力学,对混凝土在海水侵蚀环境下力学性能的变化进行了研究。混凝土干湿循环试验方面,采用加速腐蚀试验。对混凝土试件和根据混凝土配比制成的砂浆试件进行0、10、20、30、40、50次干湿循环,利用大型混凝土静、动三轴试验系统,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响。依据混凝土细观力学理论,对混凝土试块进行了细观数值模拟,考虑了混凝土各组成相的非均匀性、材料性质按照Weibull分布来赋值。同时,为反映海水侵蚀作用对混凝土的影响,砂浆的强度和弹性模量均以砂浆干湿循环试验所得结果为准,最后建立了混凝土随干湿循环次数变化的抗压强度折减模型,抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型。

摘要：基于随机骨料细观数值模型和弹脆性损伤破坏本构模型,研究了弹性模量、拉压强度等随机参量及其组合形式对试件宏观拉压强度的影响。结果表明:以弹性模量和强度的乘积作为一个综合随机参量,并以相关系数来反映它们之间的关系,较之传统独立考虑弹性模量和强度的随机分布,可获得更为合理的试件拉压损伤破坏全曲线,并与试验曲线有较好的吻合性。