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摘要在细观层面上，本文将混凝土看成是由骨料、水泥砂浆基体和它们之间的界面所组合而成的三相非均质复合材料，主要研究了数值混凝土的核心问题—骨料形状模拟。采用了MATLAB程序语言自编函数绘制正多边形、圆形骨料，程序见附录A，随机投放并满足实际的二级配混凝土。建立二文混凝土三相复合材料细观模型，通过有限元软件对模型进行网格剖分，选择合理的材料参数额破坏准则，并对300*300的试件进行拉伸和单轴的数值实验，得到不同数目和形状骨料下的载荷—位移曲线和破坏载荷值，分析不同骨料形状和不同骨料含量对混凝土性能的影响，并分析了一些特定点的应力状态，了解混凝土破坏过程的受力情况。28480
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关键词:二级配混凝土 随机骨料模型 骨料形状 细观模型 数值模拟
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The establishment of 2-D concrete mesoscopic model and
numerical simulation of static mechanical performance
Abstract
In meso-level, concrete was taken as a complex three-phase composite material which was consisted of aggregate, mortar matrix and the interface zone between them. The author studied the key issue of the numerical concrete simulation technology of aggregate shape .A regular polygon, circle aggregate was drew with MATLAB, randomly run and met the actual two-graded concrete. The paper set up a three-phase composite material mesoscopic model of 2-D concrete and took the model into mesh generation with ANSYS. Author chose the reasonable material parameters failure criterion. The uniaxial tension and uniaxial compression of the 300*300 specimen were carried out, and the stress strain curves and the failure patterns were obtained. Compared with The results of the theory are the experimental results, we could Verify the feasibility of the model. The results show that the model was consistent with the real concrete in statistical sense.
Keywords: two-graded concrete, random aggregate model, aggregate shape,meso-scopic model，numerical simulation
目 次 I
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 细观混凝土的研究进展 1
1.2.1 混凝土侵彻问题的研究现状 1
1.2.2 混凝土细观力学模型研究现状 3
1.3 混凝土细观力学研究方法 4
1.3.1 宏-微观多尺度研究方法 4
1.3.2细观力学方法 4
1.4 本文的主要工作 5
2 二文细观混凝土力学模型 6
2.1混凝土细观力学模型研究概述 6
2.2混凝土细观力学模型的构建 6
2.3 材料的本构关系和强度准则 8
3 二文细观混凝土的预处理方法 10
3.1随机骨料模型的建立 10
3.2蒙特卡罗方法简介 10
3.3多边形的生成算法 10
3.3.1多边形骨料的生成过程 11
3.3.2多边形骨料的投放过程 12
3.4随机骨料投放算法流程图 13
3.5 基于任意多边形的随机骨料模型 13
4二文不同形状骨料数值模拟分析 17
4.1 单个不同形状骨料的单轴受力分析 17
4.2 多个不同形状骨料的受力分析 20
结论 25
致 谢 25
参考文献 26
附录A 28
1 绪论
1.1 引言
从沟渠到大坝，混凝土结构的发展已经有很长一段时间,目前已成为了一种重要的建筑材料。 在漫长的工程实践中,人们逐渐认识了混凝土工程结构。现如今,混凝土结构的设计与分析的方向发展越来越精细化。对混凝土材料变形与破坏的整个过程建立起一个相对完整和系统的力学模型,并能够准确的描述与这个过程相关的损伤演化机制,是精细结构分析和设计的前提条件。通过国内外对混凝土材料破坏过程的研究现状我们可以了解到,固体力学领域的几乎每一个已经获得应用的建模理论,都曾试图在这个方向的研究中被使用。但这些个理论模型都很难有效地反映出混凝土材料强度的复杂的变化以及其整体破坏行为，一般都基于均匀介质假设，均匀化地来描述混凝土材料的非线性力学行为，却很少涉及到因为材料非均匀特质而引发的应力分布不均匀性和由此导致的局部化现象。
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