摘要：隧道衬砌混凝土随机骨料模型建立是研究其力学特性的基础手段。本文以椭圆圆心、长轴、长轴倾角与扁平因子为投放参数及点到两焦点距离和大于长轴长为干涉条件生成卵石骨料,以圆参数方程上随机取点向外延拓多边形及两圆心距离大于半径之和为干涉条件生成碎石骨料,生成骨料体积率与理论值的误差控制4.0%以内,满足混凝土随机骨料连续级配理论;多边形以圆面积为控制指标,伸缩因子为1.1〜1.2可有效避免生成锥形片状骨料,可大大减少迭代次数,提高生成效率。采用ANSYS参数化设计语言投放生成骨料模型,无需编写与其他程序语言生成骨料模型的程序接口,为后续在细观层次进行力学分析及质量检测奠定基础。

摘要：研究目的:钢筋锈蚀产生的体积膨胀迫使混凝土保护层开裂,“加速”钢筋锈蚀锈胀,裂缝逐渐扩展、贯通直至结构失效的问题是土木工程长期关注的热点。现有混凝土细观研究鲜有考虑骨料级配、粒径等骨料参数因素和不同锈蚀方式下的多因素对比分析。基于此,本文通过设置不同钢筋锈胀过盈量表征均匀锈蚀和非均匀锈蚀,并结合CDP模型提取保护层表面产生裂缝时钢筋锈蚀率,研究骨料参数、保护层厚度、界面层强度对混凝土均匀和非均匀锈胀开裂时锈蚀率的影响。研究结论:(1)随骨料级配、粒径增大或骨料含量降低,结构的耐久性也相应提高;(2)保护层厚度增大、界面层强度提高可减小试件中微裂缝数量和主裂缝长度,同时延缓保护层表面的开裂;(3)本研究结果可为钢筋混凝土结构设计提供有益参考。

摘要：考虑到混凝土是由骨料和砂浆以及它们之间的粘结界面组合而成的三相非均质复合材料,以及骨料的形状、大小和体积分数是混凝土微观力学分析中考虑的主要因素,我们运用Fortran编程语言,编写了生成圆形、砾石和卵石类型的二维模型的程序,并讨论了这些模型的影响参数规律遥结果表明,这些二维参数化模型可以很容易地调节集料的形状,大小和粒径分布特征,并且可以精确地控制集料的体积含量,从而可以能较好地描述混凝土的真实微观结构遥最后,为了说明该模型的通用性,我们另外用ABAQUS对两个典型模型进行了静态压缩仿真计算。结果表明,在相同加载下,卵石型混凝土的强度高于碎石型的.

摘要：为研究海洋环境下饱水状态混凝土中氯离子侵蚀的规律,基于Fick第二定律,在已有的研究基础上,推导出综合考虑混凝土对氯离子结合效应、氯离子扩散试件依赖性、表面氯离子浓度、离子静电场作用、温度、混凝土内部响度湿度影响的氯离子扩散方程。将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料,并利用MATLAB编制相应程序,从而实现了细观层次三维随机混凝土几何模型的生成。基于MATLAB平台研制了mat2scr 2017程序,将MATLAB中图形文件数据读入SCR脚本文件中,实现了MATLAB图形向CAD图形的转换,极大地提高了随机混凝土模型的通用性。研究成果表明:细观层次上的物质传输浓度分布和数值上与宏观层次都有显著区别,氯离子在混凝土中的传输具有显著的随机性,相同骨料含量的混凝土试件同一深度的氯离子含量是随机变量,骨料对氯离子传输具有显著地阻碍作用,骨料改变了氯离子在混凝土中的传输路径,氯离子分布在骨料周围有绕流现象。

摘要：将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料,研究了球形、椭球形和两者混合体的边界和干涉判断数学条件;设计了球形、椭球形骨料随机投放算法,并利用MATLAB编制相应程序,生成了混凝土细观层次三维随机几何模型;采用相邻骨料颗粒中心距判断球形骨料的干涉关系,利用一个椭球上任一点与另一个椭球形心连线构成的直线段上的任一点与该椭球的关系判断椭球形骨料的干涉关系,将两椭球之间的干涉关系转化为一点与椭球的关系;基于MATLAB平台开发了mat2scr2017程序,将MATLAB中的图形文件数据读入SCR脚本文件中,将mat2scr 2017程序生成的随机骨料模型转化为AutoCAD图形文件,并导入有限元软件COMSOL Multiphysics中剖分混凝土几何模型有限元网格。研究结果表明:建立的随机骨料模型的骨料体积率可达到50%,骨料粒径和投放位置均满足随机性要求;椭球形随机骨料投放算法简单、高效,且能保证椭球自身倾角的随机性;模型适用于任意级配混凝土的生成,对连续级配混凝土骨料的逐级随机投放保证了各级配骨料的体积率;实现了MATLAB图形向AutoCAD图形的转换,极大地提高了混凝土随机骨料模型的通用性;所建混凝土模型网格剖分满足骨料、砂浆交界处网格一致性要求,满足有限元分析的需要。

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：利用积累分布函数建立了二维随机骨料模型,在超临界碳化理论模型中引入圆形和椭圆形随机骨料模型,通过多物理场模拟软件分别建立均质超临界碳化模型和引入随机骨料的超临界碳化模型,验证了引入骨料后超临界碳化模型的有效性,分析了骨料形状对超临界碳化过程的影响。研究表明引入随机骨料的超临界碳化模型会因为骨料的存在而产生不规则的碳化边界。以最大碳化深度来描述碳化过程时,圆形随机骨料模型得到的最大碳化深度16.1mm,椭圆形随机骨料模型得到的最大碳化深度17.1mm,椭圆形随机骨料比圆形随机骨料更适用。

摘要：考虑到混凝土是由骨料和砂浆以及它们之间的粘结界面组合而成的三相非均质复合材料,以及骨料的形状、大小和体积分数是混凝土微观力学分析中考虑的主要因素,我们运用Fortran编程语言,编写了生成圆形、砾石和卵石类型的二维模型的程序,并讨论了这些模型的影响参数规律。结果表明,这些二维参数化模型可以很容易地调节集料的形状,大小和粒径分布特征,并且可以精确地控制集料的体积含量,从而可以能较好地描述混凝土的真实微观结构。最后,为了说明该模型的通用性,我们另外用ABAQUS对两个典型模型进行了静态压缩仿真计算。结果表明,在相同加载下,卵石型混凝土的强度高于碎石型的。

摘要：通过计算机仿真模拟,研究了新型钢桥面铺装材料橡胶混凝土类非均质材料分析和设计的新思路。按照蒙特卡罗方法,开发程序建立了基于瓦拉文公式并且能较真实地反映非均质材料细观结构及其力学性能的二维随机多边形骨料模型;运用ANSYS有限元软件对随机骨料模型进行数值模拟,初步分析了在静载作用下橡胶混凝土的抗压力学性能。

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。